CN108667047B - 一种源网荷频率响应*** - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种源网荷频率响应***，频率响应***由硬件层、服务层、平台层三部分组成：硬件层由智能终端及其所连的负荷设备组成，用于监测频率等电气数据及执行控制动作；服务层由服务器和运行于服务器上的软件组成，用来接收并储存硬件层采集的数据及向应用层分发控制指令；应用层由客户端软件组成，用来显示***运行状态及生成控制指令；源网荷频率响应***通过硬件层实时采集数据并上传到服务层进行存储，应用层可查看服务层的***数据并按需要生成包含参数阈值的控制指令通过服务层下发给硬件层，硬件层实时比较参数阈值与实时采集的实际参数，在超出阈值时有次序地断开负荷用电。本发明可有效提高电网实施负荷控制的精细化程度。

Description

一种源网荷频率响应***
技术领域
本发明涉及源网荷频率响应领域，具体涉及一种源网荷频率响应***。
背景技术
目前，维持电力***安全稳定运行的措施主要为发电机出力调节和变电站负载控制，所带来的弊端有调节时间滞后、空间受影响范围大、负载优先级模糊等。近年来，随着电网规模与负荷量的急剧增大，传统意义上的电力***备用容量愈显不足。同时，新能源渗透率的不断提高与跨区域特高压输电的出现，所带来的短时大规模功率波动进一步增加了电网维护安稳运行的压力。
研究表明，通过有计划地控制负荷用电行为来响应电力***源网荷频率调节是一种有益的尝试。负荷参与源网荷频率调节的巨大潜力需要合适的***才能发掘。目前国外已有部分城市设立了需求响应试点并取得了良好的效果，然而其主要基于电价或激励进行，对短时间尺度的频率响应没有涉及；国内研究主要集中于理论分析层面，已有的电能管理智能产品功能较为单一且主要面向智能家居设计，难以应对电力***源网荷频率调节的功能需求。因此，为支持智能电网相关理论的发展与满足电力***源网荷频率调节的需求，研制一种能够将负荷灵活接入并参与源网荷频率调节的控制***及智能终端将有着重要意义。
发明内容
为发掘负荷在电力***源网荷频率调节中的巨大潜力，本发明提供一种源网荷频率响应***，用以解决目前电力***实施源网荷频率协调控制缺少精细化实施平台的问题。
为实现上述目的，本发明公布了一种源网荷频率响应***，包含硬件层、服务层与应用层三层结构，所述硬件层包括可接入所述源网荷频率响应***的智能终端；
所述服务层包括服务器及运行于服务器上的服务程序；
所述应用层包括具备决策及界面功能的软件，其形式包括但不限于网页、手机app、电脑客户端。
所述的硬件层智能终端具有实时监测频率、无线收发数据、远程运行控制的功能。
所述的服务层中运行于服务器上的软件包括数据接收软件、数据存储与管理软件及指令下发软件。
所述数据收发软件可以接收规定格式的所述智能终端发送的数据并将其放入所述的数据存储与管理软件，其步骤在于：
a.所述智能终端将数据按照规定的格式放入发送给所述服务层的指令之中并发送给所述服务器规定的端口，所述指令包含智能终端硬件全球唯一标识符UID、数据存储位置信息与所述数据；
b.所述数据接收软件从所述服务器规定的端口接收到所述智能终端发送的所述指令，根据所述UID与所述数据存储位置信息将所述数据放入数据存储与管理软件之中；
所述数据存储与管理软件选用mySQL关系数据库管理软件。
所述指令下发软件能够自动获取所述智能终端的地址并将所述应用层的控制指令下发给对应的智能终端，其执行步骤为：
a.所述应用层将控制内容与控制对象按照规定的格式下发给所述服务器的规定端口，所述控制对象为对应的所述智能终端的UID；
b.所述指令下发软件监听所述规定端口，接收到所述应用层下发的控制内容与控制对象，并暂时储存至所述控制对象UID对应的智能终端发送指令给服务层；
c.所述智能终端定时发送指令给所述服务层的服务器的规定端口，所述指令包含但不限于所述UID；
d.所述指令下发软件监听所述规定端口，接收到所述智能终端定时发送的所述指令并解析指令中UID是否与所述控制对象的UID相符：若是，从发送指令中解析指令发送者即所述控制对象的网络地址并将控制内容发送给所述控制对象；若否，则等待或处理下一个智能终端发送的指令。
所述的应用层面向客户对象类型包括但不限于电力公司与装设所述智能终端的用户。
所述应用层的客户对象对所述服务层有不同的数据权限与控制权限。
所述源网荷频率响应***，其特征在于：其可以在执行完成智能用电管理任务的同时执行源网荷频率响应任务，其步骤为：
a1.所述应用层装设所述智能终端的用户通过访问服务层的数据存储与管理软件随时读取所安装的所述智能终端所连的用电负荷信息，同时所述用户可以进行设置所述智能终端的开关状态
Figure DEST_PATH_IMAGE002
及用电时间区间
Figure DEST_PATH_IMAGE004
等用电参数等操作，所述应用层用户软件根据用户所述操作进行决策生成控制指令和发送时间，并在相应的所述发送时间将所述控制指令发送给服务层。
b1.同时，所述应用层电力公司通过访问所述服务层的数据存储与管理软件读取***各点频率等用户负荷信息，通过所述应用层电力公司软件与电力中心服务器对用户负荷信息进行筛选与分析，针对不同的源网荷频率响应任务控制目标生成对应的控制参数并将所述控制参数封装为控制指令发送给服务层。
c1.所述服务层指令下发软件将所述应用层电力公司与用户的控制指令下发给对应的所述智能终端。
d1.所述智能终端根据所述用户控制指令下发的控制指令中
Figure 184199DEST_PATH_IMAGE002
设置所连接的负荷设备运行状态。
e1.所述应用层中的用户可以通过访问服务层的数据存储与管理软件读取所安装的智能终端所连的负荷用电信息，若超出规定运行参数阈值，所述智能终端控制改变所连接的负荷设备的运行状态；反之，将保持原有的运行状态。
可选的，用户发送的所述控制指令包括：智能终端的开关状态
Figure 307400DEST_PATH_IMAGE002
。
可选的，电力***发送的所述控制指令包括：频率响应参数阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，且满足
Figure DEST_PATH_IMAGE010
。
可选地，智能终端在接收到所述频率响应参数阈值
Figure 366492DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 31960DEST_PATH_IMAGE008
并与实际测到的频率值
Figure DEST_PATH_IMAGE012
进行比较，并根据比较结果设定关断时间
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，t的设定方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
(1)
a.当关断时间
Figure DEST_PATH_IMAGE018
时，智能终端断开负荷设备的供电，智能终端仍保持对频率的实时测量，若频率进一步下跌至
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，则重新设定t=
Figure DEST_PATH_IMAGE022
；若频率维持在
Figure DEST_PATH_IMAGE024
内，当达到关断时间便恢复负荷设备的供电；若频率在t时间内恢复，则直接恢复设备负荷供电。
b.若关断时间t=
Figure 301136DEST_PATH_IMAGE022
，智能终端仍保持对频率的实时测量，只有当频率恢复到
Figure DEST_PATH_IMAGE026
时，负荷才恢复正常供电状态。
本发明同时公布了一种面向电力***的智能终端，拥有实时频率测量、无线数据收发、远程控制的功能。
所述无线数据收发功能其通信方式与远程控制功能采用WiFi无线通信方式实现。
优选的，所述智能终端采用插座的方式方便与用电负荷进行连接。
有益效果：
本发明公布的频率响应***，将***结构划分为硬件层、服务层和应用层三层，通过服务层将硬件层物理资源整合并向应用层提供数据查询、指令下发等服务，可以很好地协调应用层电力公司和电力用户对用电负荷的控制需求；将所述频率响应***与所述智能终端相结合，可将电力公司实施负荷控制的控制对象范围从区域变电所等集中控制单位扩展至单个用户负荷，从而有效提高了电网负荷控制的精细化程度。
附图说明
图1为本发明提出的基于一种源网荷频率响应***架构图；
图2为本发明提出的一种一种源网荷频率响应***智能终端的逻辑功能图；
图3为本发明提出的所述源网荷频率响应***执行负荷控制任务时的电力公司工作流程图；
图4为本发明提出的所述源网荷频率响应***执行负荷控制任务时的智能终端的工作流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明
本实施例应用背景为电力系源网荷控制下的紧急调频，通过本发明所提供的所述一种源网荷频率响应***与智能终端可有效提供辅助电网恢复正常运行的能力，本实施例基于已有大量用户设备布设该插座的假设，同时本实施例中智能终端采用插座的形式方便与用电负荷连接，具体结构参考图2。所述紧急调频在所述一种源网荷频率响应***上具体实现步骤介绍如下:
a.参考图3，电力公司根据电网运行状态生成各智能终端或智能终端群的频率阈值，其具体步骤如下：
1.电力公司通过所述应用层软件从所述服务层数据存储与管理软件中读取用户用电信息；
2.电力公司通过所述应用层软件对所涉及到的用户进行按区域分类；
3.电力公司根据其它量测设备或所述用户用电信息估测电网整体的运行情况和各区域内的供电压力；
4.电力公司根据所估计的整体运行情况与各区域内的供电压力，为各区域设置参数阈值。本实施例中使用频率阈值为参考量，在实际应用中可以根据实际情况加入其它参考量来对控制策略进行优化。考虑到用电公平性，本实施例中电力公司将用户划分为n个区域，第i个区域的用电优先级为
Figure DEST_PATH_IMAGE028
。电力公司在每个时间周期T内对所述n个区域更换用电优先级
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，并根据
Figure 159852DEST_PATH_IMAGE030
分别对每个区域的智能终端设定频率响应参数阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure DEST_PATH_IMAGE034
，且满足
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 73450DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 159087DEST_PATH_IMAGE034
生成方法参考如下公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
(2)
本实施例中
Figure DEST_PATH_IMAGE040
。
5.在生成参数阈值后，所述应用层软件将频率阈值和对应智能终端UID发送给所述服务层，所述服务层随后将频率阈值发送给相应UID的智能终端。
b.参考图4，智能终端接收到电力公司发送的参数阈值并进行下一步处理，以实现在出现频率下降时的负荷紧急切除，具体步骤如下：
1.所述智能终端接收到电力公司所生成的频率阈值，对原来的频率阈值进行更新；
2.所述智能插座实时比较所测量到的实际频率
Figure 869554DEST_PATH_IMAGE012
并与频率响应参数阈值
Figure 800469DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 975099DEST_PATH_IMAGE034
比较，并设定关断时间t，t的设定方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE042
(3)
本实施例中，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
按照实际情况指定，本实施例中设置为10min。
3.智能终端根据关断时间t控制设备用电行为：
a.当关断时间
Figure 578774DEST_PATH_IMAGE018
时，智能终端断开负荷设备的供电，智能终端仍保持对频率的实时测量，若频率进一步下跌至
Figure DEST_PATH_IMAGE048
，则重新设定t=
Figure 494646DEST_PATH_IMAGE022
；若频率维持在
Figure DEST_PATH_IMAGE050
内，当达到关断时间便恢复负荷设备的供电；若频率在t时间内恢复，则直接恢复设备负荷供电。
b.若关断时间t=
Figure 511144DEST_PATH_IMAGE022
，智能终端仍保持对频率的实时测量，只有当频率恢复到
Figure DEST_PATH_IMAGE052
时，负荷才恢复正常供电状态。

Claims (9)

1.一种源网荷频率响应***，包含硬件层、服务层与应用层三层结构，其特征在于：
所述硬件层包括可接入所述源网荷频率响应***的智能终端；
所述服务层包括服务器及运行于服务器上的服务程序；
所述应用层包括具备决策及界面功能的软件，包括网页、手机app、电脑客户端；
在执行完成智能用电管理任务的同时执行源网荷频率响应任务，其步骤为：
a1、所述应用层电力公司通过访问所述服务层的数据存储与管理软件读取***各点频率，同时生成对应的频率响应参数阈值，并封装为控制指令发送给服务层；
b1、所述服务层指令下发软件将所述应用层电力公司控制指令下发给对应的所述智能终端；
c1、所述智能终端根据所述电力公司控制指令修改频率响应参数f1、f2并与实时采集的频率量进行比对，若超出参数阈值f1时设定设备负荷关断时间t并关断负荷；
d1、若负荷处于关断状态，所述智能终端继续将实时采集的频率量与频率响应参数进行比对：若采集的频率值进一步下降超过阈值f2则将关断时间t延续至∞，当频率恢复到频率响应参数阈值f1内时再恢复负荷供电；若频率仍处于f2与f1之间时，在关断时间达到t后恢复负荷供电；若频率恢复到恢复阈值f1以内，则直接恢复负荷供电。
2.根据权利要求1所述的一种源网荷频率响应***，其特征在于：所述的硬件层智能终端用于实时监测频率、无线收发数据、远程运行控制。
3.根据权利要求1所述的一种源网荷频率响应***，其特征在于：所述的服务层中运行于服务器上的服务程序包括数据接收软件、数据存储与管理软件及指令下发软件。
4.根据权利要求3所述的一种源网荷频率响应***，其特征在于：所述数据收发软件接收规定格式的智能终端发送的数据并将其放入所述的数据存储与管理软件中。
5.根据权利要求3所述的一种源网荷频率响应***，其特征在于：所述数据存储与管理软件选用mySQL关系数据库管理软件。
6.根据权利要求3所述的一种源网荷频率响应***，其特征在于：所述指令下发软件能够自动获取所述智能终端的地址并将所述应用层的控制指令下发给对应的智能终端，其执行步骤为：
a、所述应用层将控制内容与控制对象按照规定的指令格式下发给所述服务器的规定端口；
b、所述指令下发软件监听所述规定端口，接收到所述应用层下发的包含控制内容与控制对象的指令，并暂时储存所述指令至所述控制对象对应的智能终端发送指令给服务层；
c、所述智能终端定时发送指令给所述服务层的服务器的规定端口；
d、所述指令下发软件监听所述规定端口，接收到所述智能终端定时发送的指令并比对该智能终端是否为所述指令的控制对象：若是，从发送指令中解析指令发送者即所述控制对象的网络地址并将控制内容发送给所述控制对象；若否，则等待或处理下一个智能终端发送的指令。
7.根据权利要求1所述的一种源网荷频率响应***，其特征在于：所述的应用层面向客户对象类型包括装设所述智能终端的用户与电力公司。
8.根据权利要求7所述的一种源网荷频率响应***，其特征在于：所述应用层的用户对象对所述服务层有不同的数据权限与控制权限。
9.根据权利要求2所述的一种源网荷频率响应***，其特征在于：智能终端的无线数据收发与远程控制的通信方式采用WiFi无线通信方式。
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