基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统，包括供电信息处理模块、物联网信息交互模块、供电网络二次融合模块、供电信息反馈模块和馈线终端集成模块；针对目前供电行业中供电二次融合配网信息管理过于复杂，资源调度算力缺乏的重要问题，将启发式优化算法、物联网框架和馈线终端系统进相结合，基于启发式思维解决供电二次融合配网馈线终端系统集成的问题；其应用层面广，社会效益高，可以被广泛的应用到供电行业。可以被广泛的应用到供电行业。可以被广泛的应用到供电行业。

【技术实现步骤摘要】
基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统


[0001]本专利技术涉及配电网络领域，具体地说，涉及一种基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国配电网信息化水平的不断提升，配电网的智能化程度日益提高。对于传统的配电网而言，其一次电气系统与二次系统保护设备之间通常是相互独立工作，为了适应我国配电网智能化发展的需求，配电网一二次有效融合是未来电网的一种智能化运行形态，传统一二次融合系统的独立运行形态将转变至融合运行形态。然而，我国目前配电网一二次融合研究才刚刚起步，合理有效地设计配电网一二次融合系统对推动配电网的安全稳定运行具有重大意义。电力物联网针对电力系统每个环节、每个部门，在移动互联、人工智能等通讯技术的基础上，设计具有高效应变、全面感知、灵活处理的智慧服务系统。利用电力物联网的感知层、网络层、平台层、应用层基本体系架构，实现配电网新型馈线终端单元优化配置。本专利技术阐述了一种基于电流物联网反馈机制的供电二次融合配网馈线终端系统，针对资源调度算力缺乏的重要问题，将启发式优化算法、物联网框架和馈线终端系统进相结合，基于启发式思维解决供电二次融合配网馈线终端系统集成的问题；其应用层面广，社会效益高，可以被广泛的应用到供电行业。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，提出了一种基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统，包括供电信息处理模块、物联网信息交互模块、供电网络二次融合模块、供电信息反馈模块和馈线终端集成模块；根据城市区域的划分，对供电系统中的供电信息进行类别规划和特征分析，并以设备与电能的执行关系为依据，构建系统关系型数据库管理供电信息；基于物联网IoT框架构建电敏类传感器系统采集供电网络中的供电信息，利用电学计算将供电能力统一转化为相关电流的指标，并进行归一化处理；基于物联网中的边缘网关将采集和转化的供电信息传输至供电网络二次融合过程，将供电设备与资源调度进行匹配；利用启发式反馈算法计算匹配度和调度关系，最后依靠Python和C++为编程语言，通过VisualStudio进行馈线终端系统的开发集成，并且在各个功能函数中预留终端控制的物联网供电信息，实现便捷化供电二次融合配网信息管理和提升供电资源调度的综合算力。
[0005]进一步的，所述供电信息处理模块，从管理学角度出发，将灵活性总供给和总需求以一定的时间尺度划分为若干区间，每个区间可视为以上、下灵活性供给之和为底，时间尺度为高的曲边梯形，通过计算所有曲边梯形面积之和，可近似得到总需求和总灵活性供给的覆盖面积，通过两者覆盖面积之比，可得灵活性供需匹配系数为:
，其中，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给和负荷的灵活性总需求的差值，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给和负荷的灵活性总需求的差值，T 为灵活性总供给和总需分析的总时间，其计算公式分别为：，其中，、分别为第种设备的第台机组在时刻预留的上调灵活性、下调灵活性；、分别为第种设备的第台机组在时刻需求的上调灵活性、下调节灵活性；M 为设备种类总数；I 为机组数量总数；为了更加准确直观的描述系统内灵活性供需匹配的情况，引入参考变量、，将该指标的取值范围限定为[0,1]，因此，灵活性供需匹配系数修正为：，，其中，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给和负荷的灵活性总需求的差值，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给和负荷的灵活性总需求的差值，参考变量、根据电力系统的实际高压供电与低压供电的供电电压标准引入，的取值越接近于1，表示电信息系统的供电灵活性供需匹配程度越高。
[0006]进一步的，所述供电信息处理模块，使用MySQL数据库基于分布式文件系统的SQL类数据库进行供电信息的数据管理，主要是基于Python编程语言开发，可存储关系复杂的数据类型。
[0007]进一步的，所述物联网信息交互模块，分为三个过程：（1）感知层完成新型智能电子设备（IED）数据采集、物理量回归和数据接收等，并在安装实施的过程中能够进行安装监测、接线监测与功能监测，保证IED的正常运行；（2）网络层的服务器基于套接字通过各个区域节点的网关将感知层发送的数据存储到数据库中，检查数据库中的数据更改并进行数据计算与分析，然后将其发回；（3）应用层通过上层管理中心在在线监测上显示每个电表的实时和历史数据，并经过可视化展示，进一步挖掘用电信息；（4）对计算框架进行优化得到更为精确的用电信息，有功电能计算设每周期拥有总数为的电能计量采样点，则电压正弦
公式为:，其中，为第个电能计量采样点电压大小；表示电能计量采样点个数；t为时间变量；为电压幅值；为初始相位；电流的正弦公式为:，其中，为第个电能计量采样点电流大小；为电流幅值；可以通过电流和电压的瞬时值得到瞬时功率为:，通过点积算法得到近似的电能值为:，其中，T为一个计算周期的时间，为有功电能，实际情况中由于谐波的影响，正弦信号发生了改变，不再具有特定规律，因此会存在误差，随后利用高阶积分算法进行优化即可，从而减少误差，优化公式为：。
[0008]进一步的，所述物联网信息交互模块，采用改进的自适应反向搜索策略对传统DE算法进行网关优化，引入缩放因子对反向搜索的区间进行优化，结合现有的动态参数调整策略进行元宇宙环境自主构建系统下的网关优化部署求解，对于向量，其对应的反向解为，其中，和为第个变量的边界；通过对搜索区间引入缩放因子微分进化算法的寻优性能，在目标向量搜索初期，较大动态缩放因子可以获得较宽广的搜索空间；对于目标向量搜索后期，较小动态缩放因子能够缩小搜索空间，进而提高算法的局部搜索能力，缩放因子后的反向解求解过程如下式所示：，其中，为当前迭代计算次数，为动态缩放因子；采用线性递减方式进行计算，传统上限规定是1，这里增加了0.5的上调范围，考虑到了电损参数的计算，因
此，规定上限值为1.5。
[0009]进一步的，所述供电网络二次融合模块，本专利技术搭建的供电网络二次融合模块在融合系统基础上，搭建了对应的通用测试平台，测试平台以IEC61850标准协议为基础，主要由站控层、间隔层、传输层、融合层和应用层五层结构组成：（1）测试平台站控层主要由监控模块、时钟模块以及远动工作站等模块组成，其功能是完成信息采集分析、主站互动等；（2）间隔层主要包括继电保护二次系统、综合测控等，其功能是转发站控层和过程层的信息，收发信息并网成二次系统继电保护功能；（3）过程层主要是与二次融合系统的接口相连接；测试平台主要包括融合系统数字动态模拟和仿真、测试规约、调度自动化和信息安全等，规约测试主要是完成配电网二次融合系统的不同协议测试，包括一致性测试和互操作测试等；（4）融合层负责将电流物联网数学模型计算的灵活供需关系进行设备和电能的融合；（5）应用层是以用户需求为向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统，其特征在于，包括供电信息处理模块、物联网信息交互模块、供电网络二次融合模块、供电信息反馈模块和馈线终端集成模块；根据城市区域的划分，对供电系统中的供电信息进行类别规划和特征分析，并以设备与电能的执行关系为依据，构建系统关系型数据库管理供电信息；基于物联网IoT框架构建电敏类传感器系统采集供电网络中的供电信息，利用电学计算将供电能力统一转化为相关电流的指标，并进行归一化处理；基于物联网中的边缘网关将采集和转化的供电信息传输至供电网络二次融合过程，将供电设备与资源调度进行匹配；利用启发式反馈算法计算匹配度和调度关系，最后依靠Python和C++为编程语言，通过Visual Studio进行馈线终端系统的开发集成，并且在各个功能函数中预留终端控制的物联网供电信息，实现便捷化供电二次融合配网信息管理和提升供电资源调度的综合算力。2.根据权利要求1所述基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统，其特征在于，所述供电信息处理模块，从管理学角度出发，将灵活性总供给和总需求以一定的时间尺度划分为若干区间，每个区间可视为以上、下灵活性供给之和为底，时间尺度为高的曲边梯形，通过计算所有曲边梯形面积之和，可近似得到总需求和总灵活性供给的覆盖面积，通过两者覆盖面积之比，可得灵活性供需匹配系数 为:，其中，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给和负荷的灵活性总需求的差值，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给和负荷的灵活性总需求的差值，T为灵活性总供给和总需分析的总时间，其计算公式分别为：，其中，、分别为第种设备的第台机组在时刻预留的上调灵活性、下调灵活性；、分别为第种设备的第台机组在时刻需求的上调灵活性、下调节灵活性；M为设备种类总数；I为机组数量总数；为了更加准确直观的描述系统内灵活性供需匹配的情况，引入参考变量、，将该指标的取值范围限定为[0,1]，因此，灵活性供需匹配系数修正为：，
，其中，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给和负荷的灵活性总需求的差值，为时刻系统内各能源转换设备可提供的灵活性总供给和负荷的灵活性总需求的差值，参考变量、根据电力系统的实际高压供电与低压供电的供电电压标准引入，的取值越接近于1，表示电信息系统的供电灵活性供需匹配程度越高。3.根据权利要求2所述基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统，其特征在于，所述供电信息处理模块，使用MySQL数据库基于分布式文件系统的SQL类数据库进行供电信息的数据管理，主要是基于Python编程语言开发，可存储关系复杂的数据类型。4.根据权利要求1所述基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统，其特征在于，所述物联网信息交互模块，分为三个过程：（1）感知层完成新型智能电子设备数据采集、物理量回归和数据接收等，并在安装实施的过程中能够进行安装监测、接线监测与功能监测，保证新型智能电子设备的正常运行；（2）网络层的服务器基于套接字通过各个区域节点的网关将感知层发送的数据存储到数据库中，检查数据库中的数据更改并进行数据计算与分析，然后将其发回；（3）应用层通过上层管理中心在在线监测上显示每个电表的实时和历史数据，并经过可视化展示，进一步挖掘用电信息；（4）对计算框架进行优化得到更为精确的用电信息，有功电能计算设每周期拥有总数为的电能计量采样点，则电压正弦公式为:，其中，为第个电能计量采样点电压大小；表示电能计量采样点个数；t为时间变量；为电压幅值；为初始相位；电流的正弦公式为:，其中，为第个电能计量采样点电流大小；为电流幅值；可以通过电流和电压的瞬时值得到瞬时功率为:，通过点积算法得到近似的电能值为:，其中，T为一个计算周期的时间，W为有功电能，实际情况中由于谐波的影响，正弦信号发生了改变，不再具有特定规律，因此会存在误差，随后利用高阶积分算法进行优化即可。5.根据权利要求4所述基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统，其特
征在于，所述物联网信息交互模块，采用改进的自适应反向搜索策略对传统DE算法进行网关优化，引入缩放因子对反向搜索的区间进行优化，结合现有的动态参数调整策略进行元宇宙环境自主构建系统下的网关优化部署求解，对于向量，其对应的反向解为，其中，和为第个变量的边界；通过对搜索区间引入缩放因子微分进化算法的寻优性能，在目标向量搜索初期，较大动态缩放因子可以获得较宽广的搜索空间；对于目标向量搜索后期，较小动态缩放因子能够缩小搜索空间，进而提高算法的局部搜索能力，缩放因子后的反向解求解过程如下式所示：，其中，为当前迭代计算次数，为动态缩放因子；采用线性递减方式进行计算。6.根据权利要求1所述基于电流物联网反馈机制的二次融合配网馈线终端系统，其特征在于，所述供电网络二次融合模块在融合系统基础上，搭建了对应的通用测试平台，测试平台以IEC61850标准协议为基础，主要由站控层、间隔层、传输层、融合层和应用层五层结构组成：（1）测试平台站控层主要由监控模块、时钟模块以及远动工作站等模块组成，其功能是完成信息采集分析、主站互动等；（2）间隔层主要包括继电保护二次系统、综合测控等，其功能是转发站控层和过程层的信息，收发信息并网成二次系统继电保护功能；（3）过程层主要...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫秀章，顾亚新，莫日松，
申请(专利权)人：北京昊创瑞通电气设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：