專利名稱：一種能夠在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析方法，屬于通信和信息技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
能量問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)今世界的重要話題之一。如何更加高效地利用能量，如何更加有效的節(jié)約能量，已經(jīng)成為了世界眾多企業(yè)和科研組織研究的最熱點(diǎn)科目。近期，許多國(guó)家都提出了一攬子計(jì)劃，鼓勵(lì)企業(yè)和科研組織將更大的精力投入智能電網(wǎng)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。目前來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)已成為工業(yè)化、信息化社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)和重要組成部分。但在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)下，傳統(tǒng)電網(wǎng)已經(jīng)不能夠滿足電力行業(yè)的需求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效的利用能量，智 能電網(wǎng)成為了未來(lái)世界電網(wǎng)發(fā)展的必然方向。簡(jiǎn)單地說(shuō)，智能電網(wǎng)結(jié)合了傳統(tǒng)電網(wǎng)、信息和通信網(wǎng)絡(luò)，三者一體，互相配合，互相促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)服務(wù)的高效性、可靠性、安全性，減少了運(yùn)營(yíng)和管理的成本，達(dá)到了節(jié)能的目的。智能電網(wǎng)是將先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和能源電力技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。作為世界電網(wǎng)進(jìn)行發(fā)展的必然趨勢(shì)和新趨勢(shì)，不管國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都對(duì)智能電網(wǎng)給予高度的重視和極大的關(guān)注。在我國(guó)，智能電網(wǎng)的發(fā)展前景一片大好。我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)提出了將特高壓電網(wǎng)作為一種骨干網(wǎng)架，我國(guó)各級(jí)電網(wǎng)之間協(xié)調(diào)發(fā)展，以這一堅(jiān)實(shí)的電網(wǎng)作為基礎(chǔ)，以信息通信平臺(tái)為支撐，以智能控制為手段，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)加以控制和優(yōu)化，其中包括電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等，充分地利用先進(jìn)的控制技術(shù)、信息技術(shù)以及通信技術(shù)，構(gòu)建以互動(dòng)化、數(shù)字化、自動(dòng)化以及信息化為主要特征的具有中用特色的、自主創(chuàng)新、國(guó)際領(lǐng)先智能化的電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合，實(shí)現(xiàn)供能的精確化、對(duì)應(yīng)化、互助化和互補(bǔ)化，保證現(xiàn)代化電網(wǎng)的服務(wù)達(dá)到堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動(dòng)的目標(biāo)。隨著市場(chǎng)化改革的不斷推進(jìn)，智能電網(wǎng)已成為現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必由之路。眾所周知，智能電網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用涉及到了很多領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，其中，最為核心的技術(shù)之一就是信息及通信技術(shù)。2009年，由IEEE發(fā)起的，并提出了 Project 2030計(jì)劃，制定了一系列關(guān)于智能電網(wǎng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在Project 2030計(jì)劃中，明確指出智能電網(wǎng)包括三個(gè)部分能量技術(shù)、通信技術(shù)和信息技術(shù)。因此，通信和信息技術(shù)作為智能電網(wǎng)極其重要的核心技術(shù)，同時(shí)也是智能電網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，如何應(yīng)用信息和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代電網(wǎng)的智能化，利用電網(wǎng)的實(shí)時(shí)信息，智能的調(diào)整和平衡能量供應(yīng)，已經(jīng)成為了信息和通信技術(shù)當(dāng)前在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。當(dāng)前智能電網(wǎng)領(lǐng)域的通信和信息技術(shù)研究多集中在通信和信息系統(tǒng)的框架上，并沒(méi)有實(shí)際的智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制和分析負(fù)載的模型和方法，因此存在這樣一種技術(shù)需求，即，需要一種分析和控制方法，能夠通過(guò)通信網(wǎng)，實(shí)時(shí)的監(jiān)控當(dāng)前電網(wǎng)中的負(fù)載信息，智能地通過(guò)歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)對(duì)負(fù)載的用電情況進(jìn)行分析，并通過(guò)通信網(wǎng)來(lái)控制負(fù)載的用電情況。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述的現(xiàn)有技術(shù)的局限性，本發(fā)明公開了一種能夠在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析的方法，對(duì)智能電網(wǎng)中的負(fù)載進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制和分析，從而達(dá)到節(jié)能的目的。一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能電網(wǎng)負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析方法，包括以下步驟I)通信網(wǎng)絡(luò)分析根據(jù)負(fù)載的周期性傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)合實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對(duì)智能電 網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行分析，獲取當(dāng)前影響智能電網(wǎng)性能的要素的性能；2)動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型建立根據(jù)獲取負(fù)載的信息和通信網(wǎng)絡(luò)的性能，建立 相應(yīng)的負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析模型，對(duì)負(fù)載的當(dāng)前數(shù)據(jù)和所存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)加以分析，預(yù)測(cè)負(fù)載未來(lái)的用電狀況；3)負(fù)載處理基于所述動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型預(yù)測(cè)的結(jié)果，對(duì)負(fù)載的用電調(diào)配進(jìn)行優(yōu)化控制。所述的通信網(wǎng)絡(luò)分析步驟包括a)數(shù)據(jù)采集及傳輸步驟，實(shí)時(shí)采集智能電網(wǎng)負(fù)載的數(shù)據(jù)信息并將所采集到的信息傳送到智能控制分析中心；b)通信網(wǎng)絡(luò)性能分析步驟，依據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)發(fā)送及所需速率導(dǎo)致的通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、阻塞來(lái)分析數(shù)據(jù)采集速率對(duì)整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)性能的影響，進(jìn)而分析當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)的性能。所述負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析模型建立步驟中，依據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)信息和影響智能電網(wǎng)效率的要素，建立對(duì)智能電網(wǎng)中用戶負(fù)載的動(dòng)態(tài)控制和分析模型。所述的負(fù)載處理步驟中，信息中心根據(jù)所構(gòu)建的動(dòng)態(tài)控制模型結(jié)果結(jié)合負(fù)載的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息對(duì)負(fù)載未來(lái)的用電信息進(jìn)行一定的預(yù)測(cè)，進(jìn)而對(duì)智能電網(wǎng)中的用戶用電情況進(jìn)行分析進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)輸送情況進(jìn)行重新調(diào)配，這樣既可以保障當(dāng)前用戶的用電，又能使剩余的電量能夠提供給其他更需要用電的用戶，從而能夠很好地控制負(fù)載的用電狀況，提高負(fù)載用電的效率。所述的負(fù)載處理步驟中，分析影響電能節(jié)約率的要素包括數(shù)據(jù)的采集頻率、數(shù)據(jù)的發(fā)送速率、區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量多少(即數(shù)據(jù)中心的覆蓋范圍)、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的改變頻率(即用戶狀態(tài)的穩(wěn)定狀況)和網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和阻塞。所述的動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型如下
權(quán)利要求
1.一種智能電網(wǎng)負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析方法，其特征在于，包括以下步驟 通信網(wǎng)絡(luò)分析根據(jù)負(fù)載的周期性傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)合實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對(duì)智能電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行分析，獲取當(dāng)前影響智能電網(wǎng)性能的要素的性能； 動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型建立根據(jù)獲取負(fù)載的信息和通信網(wǎng)絡(luò)的性能，建立相應(yīng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型，對(duì)負(fù)載的當(dāng)前數(shù)據(jù)和所存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)加以分析，預(yù)測(cè)負(fù)載未來(lái)的用電狀況； 負(fù)載處理基于所述動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型預(yù)測(cè)的結(jié)果，對(duì)負(fù)載的用電調(diào)配進(jìn)行優(yōu)化控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能電網(wǎng)負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析方法，其特征在于，所述的通信網(wǎng)絡(luò)性能分析步驟包括 數(shù)據(jù)采集及傳輸步驟，實(shí)時(shí)采集智能電網(wǎng)負(fù)載的數(shù)據(jù)信息并將所采集到的信息傳送到智能控制分析中心； 通信網(wǎng)絡(luò)性能分析步驟，依據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)發(fā)送及所需速率導(dǎo)致的通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、阻塞來(lái)分析數(shù)據(jù)采集速率對(duì)整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)性能的影響，進(jìn)而分析當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)的性倉(cāng)泛。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能電網(wǎng)負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型建立步驟中，依據(jù)上述所得的數(shù)據(jù)信息，依據(jù)影響智能電網(wǎng)效率的要素，建立對(duì)智能電網(wǎng)中用戶負(fù)載的動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能電網(wǎng)負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析方法，其特征在于，所述的負(fù)載處理步驟中，信息中心根據(jù)所構(gòu)建的動(dòng)態(tài)控制模型結(jié)果結(jié)合負(fù)載的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息對(duì)負(fù)載未來(lái)的用電信息進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而對(duì)智能電網(wǎng)中的用戶用電情況進(jìn)行分析進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)輸送情況進(jìn)行重新調(diào)配。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能電網(wǎng)負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析方法，其特征在于，所述的負(fù)載處理步驟中，分析影響電能節(jié)約率的要素包括數(shù)據(jù)的采集頻率、數(shù)據(jù)的發(fā)送速率、區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量多少(即數(shù)據(jù)中心的覆蓋范圍)、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的改變頻率(即用戶狀態(tài)的穩(wěn)定狀況)和網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和阻塞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種智能電網(wǎng)負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析方法，其特征在于動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型如下 其中，C表示該用戶的對(duì)于電能的消費(fèi)指數(shù)，Si是影響智能電網(wǎng)用電效率的因素，Wi是對(duì)應(yīng)影響因素的權(quán)重， 具體模型如式(15)、(16)、(17)所示 C=ffESE+ffvSv+ffLSL+ffpSp (3) O ( SE, Sv, Sl, Sp ( I(4)O( ffE, Wv, Wl, Wp ( I(5) ffE+ffv+ffL+ffp=l (6)其中， WE, Wv, Wl, Wp表示四種影響智能電網(wǎng)用電效率的各個(gè)因素SK，Sv, SL, Sp在當(dāng)前分析和預(yù)測(cè)評(píng)估體系中所占的重要性，所有因素的對(duì)應(yīng)權(quán)重WK，Wv，Wl, Wp之和等于I ; Sk是每個(gè)用戶的負(fù)載用電量的過(guò)度的比例，表示力&是沒(méi)有使用的電能，
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種智能電網(wǎng)負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析方法，其特征在于，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和阻塞概率的計(jì)算步驟 針對(duì)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，平時(shí)時(shí)延為TD，代表節(jié)點(diǎn)試圖發(fā)出數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)被控制信息中心收到之間的時(shí)間，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)時(shí)間為Ts，網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的等待時(shí)間為Tw，三者關(guān)系如下 Td=VTw(7) 其中， Ts=VWTp ⑶ Υ是數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度，Tv是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率，T。是MAC時(shí)延，Tp是無(wú)線傳輸時(shí)延。其中，MAC時(shí)延，即介質(zhì)訪問(wèn)控制時(shí)延，表示數(shù)據(jù)從得到智能電表允許發(fā)送起，到能夠發(fā)送到信道中的時(shí)間，也就是數(shù)據(jù)獲取信道的時(shí)間； Tck是數(shù)據(jù)從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的第k個(gè)路徑上的MAC時(shí)延，Twk是數(shù)據(jù)從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的第k個(gè)路徑上的服務(wù)時(shí)間； 因此，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的端到端總體時(shí)延為 其中，
全文摘要
一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能電網(wǎng)負(fù)載動(dòng)態(tài)控制和分析方法,包括以下步驟通信網(wǎng)絡(luò)分析根據(jù)負(fù)載的周期性傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)合實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對(duì)智能電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行分析，獲取當(dāng)前影響智能電網(wǎng)性能的要素的性能；動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型建立根據(jù)獲取負(fù)載的信息和通信網(wǎng)絡(luò)的性能，建立相應(yīng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型，對(duì)負(fù)載的當(dāng)前數(shù)據(jù)和所存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)加以分析，預(yù)測(cè)負(fù)載未來(lái)的用電狀況；負(fù)載處理基于所述動(dòng)態(tài)負(fù)載分析和控制模型預(yù)測(cè)的結(jié)果，對(duì)負(fù)載的用電調(diào)配進(jìn)行優(yōu)化控制。
文檔編號(hào)H02J3/14GK102969720SQ20121043191
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者劉云, 劉晨旭, 曾慶安, 張振江, 程紫堯, 鄧?yán)? 馬騰 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)