【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源发电监测，具体涉及一种用于新能源发电实时监测的分布式传感网络及基于该分布式传感网络的新能源发电实时监测和预警系统。
技术介绍
1、服务清洁能源发展，加快推动能源清洁低碳转型，是实现能源可持续发展的根本途径。地方政府高度重视，要求电网企业在促进新能源发展、配合大气污染治理、保障水体生态等方面发挥专业优势。主动服务于区域经济和社会发展大局，推动清洁高效、低碳优质能源逐步成为能源输送与消费的主题，形成促进清洁能源消纳的绿色文化氛围，促进区域生态文明建设，助力区域经济绿色发展。因此，需要深化探索科学有效的管理措施，建立快速响应流程，形成多专业联合互动、综合施策的新能源柔性调度机制，大幅提升新能源消纳空间。
2、随着新能源发电技术的不断发展和成本的不断降低，新能源发电的规模不断扩大，逐步成为电力系统的重要组成部分。但是，由于新能源发电具有间歇性、波动性和不确定性等特点，大规模的新能源发电接入给电力系统的稳定运行带来更大的挑战，因此，需要对新能源发电进行实时监测和预警，以保证电力系统的稳定运行。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足而提供一种用于新能源发电实时监测的分布式传感网络及基于该分布式传感网络的新能源发电实时监测和预警系统。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
3、一种用于新能源发电实时监测的分布式传感网络，包括按照预设的采样频率实时采集各新能源发电设备的运行参数和环境数据并进行初步数据处
4、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述新能源发电设备包括风力发电场和光伏发电场；对于风力发电场，其对应的传感器节点包括安装在风机叶片上且用于监测叶片的结构健康和运行状态的应变传感器、振动传感器和温度传感器以及设置在风机机舱内且用于获取风机的动态运行参数的加速度传感器、转速传感器和风向风速传感器；对于光伏发电场，其对应的传感器节点包括安装在光伏板上的光照强度传感器和光伏板温度传感器以及设置在逆变器处的电流传感器和电压传感器。
5、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述传感器节点配备有无线通信模块，所述无线通信模块支持zigbee、lora通信技术，且具备自动组网、数据加密和校验功能，以使传感器节点能够自动加入网络，并在网络拓扑发生变化时进行自适应调整；所述数据汇聚节点配备有高性能的处理器和大容量的存储设备，以对大量数据进行快速处理和存储，且具备网络管理功能，以监测网络状态、管理传感器节点和协调数据传输
6、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述传感器节点、数据汇聚节点与数据中心采用专用的数据传输协议和数据格式传输数据；所述数据传输协议包括数据加密、校验和重传，并采用数据压缩技术；所述数据格式包括传感器类型、采集时间和数据值，并采用xml或json格式进行封装。
7、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述数据中心设置有服务器、存储设备和网络设备；所述服务器具有高计算能力和存储容量，支持并行计算和分布式存储；所述服务器包括数据管理模块和数据分析平台，以实现对新能源发电数据的实时监测、历史数据分析以及故障诊断；所述服务器还具有外系统接口，以与电网调度系统、新能源发电企业的管理系统进行数据交互，实现信息共享和协同工作。
8、一种基于上述分布式传感网络的新能源发电实时监测和预警系统，包括：
9、数据收集与整理模块，收集分布式传感网络监测到的新能源发电设备数据，时间跨度至少覆盖未来72小时的预测周期以及历史同期数据；整理电网备用容量数据、弃电控制目标数据以及历史新能源可用功率和电量贡献率数据；
10、新能源电量预测模块，采用多种预测方法相结合的方式对新能源发电量进行预测，得到未来72小时的逐小时电量预测值；
11、电量分级模块，根据新能源可用功率和电量贡献率的历史数据分布，确定出若干个电量等级区间；
12、预警标准制定模块，结合弃电控制目标和电网备用容量等因素为新能源发电量预测结果制定预警标准；
13、预警响应模块，根据确定的电量等级和预警标准，对实时监测得到的新能源发电量预测结果进行判断，并根据判断结果触发相应预警；当触发预警时，向电网调度中心发送预警信息，预警信息包括预警级别、预测电量数据以及可能影响；针对不同预警级别，电网调度中心启动相应的应急响应措施。
14、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述新能源电量预测模块提供的新能源发电量预测结果，是对不同预测方法的预测结果进行的加权平均或集成；对于采用三种以上预测方法的情况下，先分别计算它们的预测结果与实际值之间的误差，再计算两两之间的误差距离，然后根据这些误差距离，判断是否能构建出一个三角形，该三角形是以其中的三种预测方法分别作为顶点，对应的三个误差距离分别作为三条边；若存在这样的三角形，则根据三角函数性质，分别计算出该三角形三个内角的正弦值，并以这三个正弦值分别作为这三种预测方法的相对权重，对这三种预测方法的预测结果进行加权平均，得到所述新能源电量预测模块的组合预测结果。
15、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述电量分级模块将电量分为高、中、低三个等级，其中，当预测电量贡献率显著高于历史平均水平且可用功率较大时，为高电量等级；当预测电量贡献率接近历史平均水平且可用功率处于中等范围时，为中电量等级；当预测电量贡献率低于历史平均水平且可用功率较小，为低电量等级。
16、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述预警标准制定模块，当预测电量处于高电量等级且超过电网可接纳能力时，为红色预警，表示需要采取紧急措施，以避免过多弃电；所述紧急措施包括调整发电计划以及增加储能设备投入；当预测电量处于中电量等级且接近电网可接纳能力上限时，为黄色预警，表示需要提示电网调度人员密切关注电量变化，做好调整准备；当预测电量处于低电量等级或可能对电网稳定性产生影响时，为蓝色预警，表示需要提醒调度人员提前规划备用电源投入或调整负荷分配。
17、作为本专利技术的一种优选技术方案，所述预警响应模块根据预设的预警触发阈值和条件触发相应预警。
18、本专利技术的有益效果是：
19、本专利技术提出的分布式传感网络能够对新能源发电进行实时监测，而基于该分布式传感网络的新能源发电实时监测和预警系统，能够对新能源发电进行提前72小时预测，制定了电量分级和预警标准，根据统计新能源可用功率-电量贡献率的特征，结合弃电控制目标、电网备用等因素，开展新能源预测电量分级预警工作，为电网柔性调度提供了依据。本专利技术的推广实施在推进国家电力市场深化改革、促进新能源健康发展、推动全国范围的能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于新能源发电实时监测的分布式传感网络，其特征在于，包括按照预设的采样频率实时采集各新能源发电设备的运行参数和环境数据并进行初步数据处理的传感器节点，用于收集来自传感器节点的数据并进行数据融合和初步处理的数据汇聚节点，以及用于接收、存储、处理和分析来自各数据汇聚节点的数据的数据中心；所述传感器节点、数据汇聚节点与数据中心通过多层级无线通信网络相连接，以实现传感器节点与数据汇聚节点之间的短距离、低功耗通信，以及数据汇聚节点与数据中心之间的远距离、可靠通信。
2.根据权利要求1所述的用于新能源发电实时监测的分布式传感网络，其特征在于，所述新能源发电设备包括风力发电场和光伏发电场；对于风力发电场，其对应的传感器节点包括安装在风机叶片上且用于监测叶片的结构健康和运行状态的应变传感器、振动传感器和温度传感器以及设置在风机机舱内且用于获取风机的动态运行参数的加速度传感器、转速传感器和风向风速传感器；对于光伏发电场，其对应的传感器节点包括安装在光伏板上的光照强度传感器和光伏板温度传感器以及设置在逆变器处的电流传感器和电压传感器。
3.根据权利要求1所述的用于新能
4.根据权利要求1所述的用于新能源发电实时监测的分布式传感网络，其特征在于，所述传感器节点、数据汇聚节点与数据中心采用专用的数据传输协议和数据格式传输数据；所述数据传输协议包括数据加密、校验和重传，并采用数据压缩技术；所述数据格式包括传感器类型、采集时间和数据值，并采用XML或 JSON 格式进行封装。
5.根据权利要求1所述的用于新能源发电实时监测的分布式传感网络，其特征在于，所述数据中心设置有服务器、存储设备和网络设备；所述服务器具有高计算能力和存储容量，支持并行计算和分布式存储；所述服务器包括数据管理模块和数据分析平台，以实现对新能源发电数据的实时监测、历史数据分析以及故障诊断；所述服务器还具有外系统接口，以与电网调度系统、新能源发电企业的管理系统进行数据交互，实现信息共享和协同工作。
6.一种基于权利要求1-5任一项所述的分布式传感网络的新能源发电实时监测和预警系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的新能源发电实时监测和预警系统，其特征在于，所述新能源电量预测模块提供的新能源发电量预测结果，是对不同预测方法的预测结果进行的加权平均或集成；对于采用三种以上预测方法的情况下，先分别计算它们的预测结果与实际值之间的误差，再计算两两之间的误差距离，然后根据这些误差距离，判断是否能构建出一个三角形，该三角形是以其中的三种预测方法分别作为顶点，对应的三个误差距离分别作为三条边；若存在这样的三角形，则根据三角函数性质，分别计算出该三角形三个内角的正弦值，并以这三个正弦值分别作为这三种预测方法的相对权重，对这三种预测方法的预测结果进行加权平均，得到所述新能源电量预测模块的组合预测结果。
8.根据权利要求6所述的新能源发电实时监测和预警系统，其特征在于，所述电量分级模块将电量分为高、中、低三个等级，其中，当预测电量贡献率显著高于历史平均水平且可用功率较大时，为高电量等级；当预测电量贡献率接近历史平均水平且可用功率处于中等范围时，为中电量等级；当预测电量贡献率低于历史平均水平且可用功率较小，为低电量等级。
9.根据权利要求8所述的新能源发电实时监测和预警系统，其特征在于，所述预警标准制定模块，当预测电量处于高电量等级且超过电网可接纳能力时，为红色预警，表示需要采取紧急措施，以避免过多弃电；所述紧急措施包括调整发电计划以及增加储能设备投入；当预测电量处于中电量等级且接近电网可接纳能力上限时，为黄色预警，表示需要提示电网调度人员密切关注电量变化，做好调整准备；当预测电量处于低电量等级或可能对电网稳定性产生影响时，为蓝色预警，表示需要提醒调度人员提前规划备用电源投入或调整负荷分配。
10.根据权利要求6所述的新能源发电实时监测和预警系统，其特征在于，所述预警响应模块根据预设的预警触发阈值和条件触发相应预警。
...【技术特征摘要】
1.一种用于新能源发电实时监测的分布式传感网络，其特征在于，包括按照预设的采样频率实时采集各新能源发电设备的运行参数和环境数据并进行初步数据处理的传感器节点，用于收集来自传感器节点的数据并进行数据融合和初步处理的数据汇聚节点，以及用于接收、存储、处理和分析来自各数据汇聚节点的数据的数据中心；所述传感器节点、数据汇聚节点与数据中心通过多层级无线通信网络相连接，以实现传感器节点与数据汇聚节点之间的短距离、低功耗通信，以及数据汇聚节点与数据中心之间的远距离、可靠通信。
2.根据权利要求1所述的用于新能源发电实时监测的分布式传感网络，其特征在于，所述新能源发电设备包括风力发电场和光伏发电场；对于风力发电场，其对应的传感器节点包括安装在风机叶片上且用于监测叶片的结构健康和运行状态的应变传感器、振动传感器和温度传感器以及设置在风机机舱内且用于获取风机的动态运行参数的加速度传感器、转速传感器和风向风速传感器；对于光伏发电场，其对应的传感器节点包括安装在光伏板上的光照强度传感器和光伏板温度传感器以及设置在逆变器处的电流传感器和电压传感器。
3.根据权利要求1所述的用于新能源发电实时监测的分布式传感网络，其特征在于，所述传感器节点配备有无线通信模块，所述无线通信模块支持 zigbee、lora 通信技术，且具备自动组网、数据加密和校验功能，以使传感器节点能够自动加入网络，并在网络拓扑发生变化时进行自适应调整；所述数据汇聚节点配备有高性能的处理器和大容量的存储设备，以对大量数据进行快速处理和存储，且具备网络管理功能，以监测网络状态、管理传感器节点和协调数据传输。
4.根据权利要求1所述的用于新能源发电实时监测的分布式传感网络，其特征在于，所述传感器节点、数据汇聚节点与数据中心采用专用的数据传输协议和数据格式传输数据；所述数据传输协议包括数据加密、校验和重传，并采用数据压缩技术；所述数据格式包括传感器类型、采集时间和数据值，并采用xml或 json 格式进行封装。
5.根据权利要求1所述的用于新能源发电实时监测的分布式传感网络，其特征在于，所述数据中心设置有服务器、存储设备和网络设备；所述服务器具有高计算能力和存储容量，支持并行计算和分布式存储；所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：郎斌斌，王晨旭，刘建虎，任喜龙，张孝文，姚云鹏，
申请(专利权)人：河南龙源新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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