CN115473331B - 一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管***，涉及用电量监管技术领域，解决了现有技术中，无法将各个用电企业进行监管必要性分析，以至于不能够将各个企业匹配合适的用电监管方式的技术问题，将各个用电企业进行监管的必要性进行分析，合理规划用电量监管资源，防止监管资源分布不均与导致用电监管企业的监管效率降低，以至于对企业的用电量无法进行准确掌控，降低了电网内电力监管效率，从而影响用电企业的用电质量；将分析对象的用电监察进行分析，将分析对象进行设置用电监察方式，同时判断分析对象内用电监察的效果是否正常，从而保证用电监察的工作效率，防止用电监察方式不合理导致用电监察的数据不准确。

Description

一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管***

技术领域

本发明涉及用电量监管技术领域，具体为一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管***。

背景技术

在人们生活水平显著提升的背景下，人们对于电的依赖越来越重要，离开了电力的作用，我们的生活就会受到严重的影响，甚至无法进行正常的生活。日常生活中我们的衣食住行都离不开电，所以电力安全与每个人都息息相关，电力***是供电企业最重要的一个环节，供电单位在进行生产经营过程中对用电安全的监管是最为重要的。数字孪生电网是在数字空间创造一个与物理实体电网匹配对应的数字电网，通过全息模拟、动态监控、实时诊断、精准预测反映物理实体电网在现实环境中的状态。

但是在现有技术中，无法将各个用电企业进行监管必要性分析，以至于不能够将各个企业匹配合适的用电监管方式，导致用电监管资源不能够均衡分布；同时不能够对企业的用电量无法进行准确掌控，导致用电监察效率降低。

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管***，将各个用电企业进行监管的必要性进行分析，合理规划用电量监管资源，防止监管资源分布不均与导致用电监管企业的监管效率降低，以至于对企业的用电量无法进行准确掌控，降低了电网内电力监管效率，从而影响用电企业的用电质量；将分析对象的用电监察进行分析，将分析对象进行设置用电监察方式，同时判断分析对象内用电监察的效果是否正常，从而保证用电监察的工作效率，防止用电监察方式不合理导致用电监察的数据不准确。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管***，包括服务器，服务器通讯连接：

监管必要性分析单元，用于将各个用电企业进行监管的必要性进行分析，将用电企业标记为分析对象，获取到分析对象的生产时间段，并将生产时间段划分为o个子时间点，通过分析获取到分析对象的电量监管必要性分析系数，根据电量监管必要性分析系数比较生成必要监管信号和非必要监管信号，并将其发送至服务器；

用电监察分析单元，用于将分析对象的用电监察进行分析，将分析对象进行设置用电监察方式，同时判断分析对象内用电监察的效果是否正常，通过分析获取到分析对象的正常时间段和异常时间段，并对应匹配定期性监察和专项性监察；通过分析生成用电监察异常信号和用电监察正常信号，并将其发送至服务器；

电力设备控制分析单元，用于将分析对象的电力设备进行控制分析，判断电力设备的运行是否正常，通过分析生成电力设备运行合格信号和电力设备运行不合格信号，并将其发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，监管必要性分析单元的运行过程如下：

采集到生产时间段内各个子时间点的企业产值以及对应子时间点的用电量，随后根据分析对象的规模获取到分析对象的企业产值阈值和用电量阈值，将各个子时间点的企业产值以及对应子时间点的用电量与企业产值阈值和用电量阈值对应比较；

若子时间点的企业产值超过企业产值阈值，则将对应子时间点标记为高生产时间时刻，若子时间点的企业产值未超过企业产值阈值，则将对应子时间点标记为低生产时间时刻；若子时间点的用电量超过用电量阈值，则将对应子时间点标记为高用电时刻；若子时间点的用电量未超过用电量阈值，则将对应子时间点标记为低用电时刻。

作为本发明的一种优选实施方式，采集到分析对象在生产时间段内对应子时间点的最大用电量差值以及对应子时间点的平均企业产值；采集到分析对象在生产时间段内高用电时刻与低生产时间时刻为同一子时间点的次数以及分析对象对应高生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点的次数；通过分析获取到分析对象的电量监管必要性分析系数；

将分析对象的电量监管必要性分析系数与监管必要性分析系数阈值进行比较：若分析对象的电量监管必要性分析系数超过监管必要性分析系数阈值，则判定对应分析对象须要进行电量监管，生成必要监管信号并将必要监管信号和对应分析对象的编号发送至服务器；若分析对象的电量监管必要性分析系数未超过监管必要性分析系数阈值，则判定对应分析对象需要进行电量监管，生成非必要监管信号并将非必要监管信号和对应分析对象的编号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，用电监察分析单元的运行过程如下：

将分析对象在生产时间段内高用电时刻与低生产时间时刻为同一子时间点以及分析对象对应高生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点对应子时间点统一标记为违规时刻点；将分析对象对应高生产时间时刻与高用电时刻为同一子时间点以及分析对象对应低生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点对应子时间点统一标记为正常时刻点；

通过正常时刻点获取到正常时间段，通过违规时刻点获取到异常时间段；将异常时间段的用电监察方式设置有专项性监察，将正常时间段的用电监察方式设置有定期性监察。

作为本发明的一种优选实施方式，采集到分析对象在专项性监察过程中异常时间段内监测到用电量浮动的缓冲时长以及分析对象在定期性监察过程中正常时间段内监测用电量数值的误差值，并将其分别与缓冲时长阈值和误差值阈值进行比较：

若分析对象在专项性监察过程中异常时间段内监测到用电量浮动的缓冲时长超过缓冲时长阈值，或者分析对象在定期性监察过程中正常时间段内监测用电量数值的误差值超过误差值阈值，则判定分析对象的用电监察分析异常，生成用电监察异常信号并将用电监察异常信号发送至服务器；

若分析对象在专项性监察过程中异常时间段内监测到用电量浮动的缓冲时长未超过缓冲时长阈值，且分析对象在定期性监察过程中正常时间段内监测用电量数值的误差值未超过误差值阈值，则判定分析对象的用电监察分析正常，生成用电监察正常信号并将用电监察正常信号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，电力设备控制分析单元的运行过程如下：

采集到分析对象电力设备的故障间隔时长以及电力设备运行耗电量的增加速度，并将其分别与故障间隔时长阈值和耗电量增加速度阈值进行比较：

若分析对象电力设备的故障间隔时长超过故障间隔时长阈值，且电力设备运行耗电量的增加速度未超过耗电量增加速度阈值，则判定电力设备的运行合格，生成电力设备运行合格信号并将电力设备运行合格信号发送至服务器；

若分析对象电力设备的故障间隔时长未超过故障间隔时长阈值，或者电力设备运行耗电量的增加速度超过耗电量增加速度阈值，则判定电力设备的运行不合格，生成电力设备运行不合格信号并将电力设备运行不合格信号发送至服务器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，将各个用电企业进行监管的必要性进行分析，合理规划用电量监管资源，防止监管资源分布不均与导致用电监管企业的监管效率降低，以至于对企业的用电量无法进行准确掌控，降低了电网内电力监管效率，从而影响用电企业的用电质量；将分析对象的用电监察进行分析，将分析对象进行设置用电监察方式，同时判断分析对象内用电监察的效果是否正常，从而保证用电监察的工作效率，防止用电监察方式不合理导致用电监察的数据不准确；将分析对象的电力设备进行控制分析，判断电力设备的运行是否正常，从而分析出分析对象用电量异常的原因，提高了用电量异常整顿的针对性，保证用电量监察的准确性。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管***的原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管***，包括服务器，服务器通讯连接有监管必要性分析单元、用电监察分析单元以及电力设备控制分析单元，其中，服务器与监管必要性分析单元、用电监察分析单元以及电力设备控制分析单元均为双向通讯连接；

服务器生成监管必要性分析信号并将监管必要性分析信号发送至监管必要性分析单元，监管必要性分析单元接收到监管必要性分析信号后，将各个用电企业进行监管的必要性进行分析，合理规划用电量监管资源，防止监管资源分布不均与导致用电监管企业的监管效率降低，以至于对企业的用电量无法进行准确掌控，降低了电网内电力监管效率，从而影响用电企业的用电质量；

将用电企业标记为分析对象，设置标号i，i为大于1的自然数，获取到分析对象的生产时间段，并将生产时间段划分为o个子时间点，采集到生产时间段内各个子时间点的企业产值以及对应子时间点的用电量，随后根据分析对象的规模获取到分析对象的企业产值阈值和用电量阈值，将各个子时间点的企业产值以及对应子时间点的用电量与企业产值阈值和用电量阈值对应比较；

若子时间点的企业产值超过企业产值阈值，则将对应子时间点标记为高生产时间时刻，若子时间点的企业产值未超过企业产值阈值，则将对应子时间点标记为低生产时间时刻；若子时间点的用电量超过用电量阈值，则将对应子时间点标记为高用电时刻；若子时间点的用电量未超过用电量阈值，则将对应子时间点标记为低用电时刻；

采集到分析对象在生产时间段内对应子时间点的最大用电量差值以及对应子时间点的平均企业产值，并将分析对象在生产时间段内对应子时间点的最大用电量差值以及对应子时间点的平均企业产值分别标记为YDCi和QCZi；采集到分析对象在生产时间段内高用电时刻与低生产时间时刻为同一子时间点的次数以及分析对象对应高生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点的次数，并将分析对象在生产时间段内高用电时刻与低生产时间时刻为同一子时间点的次数以及分析对象对应高生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点的次数分别标记为LFi和LDi；

可以理解的是，当高生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点时，则对应分析对象可能存在电量浪费行为，当高生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点时，则对应分析对象可能存在漏电行为；

通过公式获取到分析对象的电量监管必要性分析系数Xi，其中，a1、a2、a3以及a4均为预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞a4＞0；

将分析对象的电量监管必要性分析系数Xi与监管必要性分析系数阈值进行比较：

若分析对象的电量监管必要性分析系数Xi超过监管必要性分析系数阈值，则判定对应分析对象须要进行电量监管，生成必要监管信号并将必要监管信号和对应分析对象的编号发送至服务器；

若分析对象的电量监管必要性分析系数Xi未超过监管必要性分析系数阈值，则判定对应分析对象需要进行电量监管，生成非必要监管信号并将非必要监管信号和对应分析对象的编号发送至服务器；

服务器接收到必要监管信号和非必要监管信号后，将对应分析对象设置监管周期，且非必要监管信号对应分析对象的监管周期不超过必要监管信号对应分析对象的监管周期；

服务器生成用电监察分析信号并将用电监察分析信号发送至用电监察分析单元，用电监察分析单元接收到用电监察分析信号后，将分析对象的用电监察进行分析，将分析对象进行设置用电监察方式，同时判断分析对象内用电监察的效果是否正常，从而保证用电监察的工作效率，防止用电监察方式不合理导致用电监察的数据不准确；

将分析对象在生产时间段内高用电时刻与低生产时间时刻为同一子时间点以及分析对象对应高生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点对应子时间点统一标记为违规时刻点；将分析对象对应高生产时间时刻与高用电时刻为同一子时间点以及分析对象对应低生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点对应子时间点统一标记为正常时刻点；

通过正常时刻点获取到正常时间段，通过违规时刻点获取到异常时间段；将异常时间段的用电监察方式设置有专项性监察，将正常时间段的用电监察方式设置有定期性监察；专项性监察表示为针对异常时间段内仅运行时的用电量进行监测，定期性监察表示为针对正常时间段内运行时与非运行时的用电量均进行监测；专项性监察可以防止用电量异常，适用于用电异常时间段，提高了用电量监测的针对性；定期性监察用于正常时间段内用电量，能够实时监测用电量，防止出现用电异常；

采集到分析对象在专项性监察过程中异常时间段内监测到用电量浮动的缓冲时长以及分析对象在定期性监察过程中正常时间段内监测用电量数值的误差值，并将分析对象在专项性监察过程中异常时间段内监测到用电量浮动的缓冲时长以及分析对象在定期性监察过程中正常时间段内监测用电量数值的误差值分别与缓冲时长阈值和误差值阈值进行比较：

若分析对象在专项性监察过程中异常时间段内监测到用电量浮动的缓冲时长超过缓冲时长阈值，或者分析对象在定期性监察过程中正常时间段内监测用电量数值的误差值超过误差值阈值，则判定分析对象的用电监察分析异常，生成用电监察异常信号并将用电监察异常信号发送至服务器；服务器接收到用电监察异常信号后，将对应分析对象的用电监察进行调节；

若分析对象在专项性监察过程中异常时间段内监测到用电量浮动的缓冲时长未超过缓冲时长阈值，且分析对象在定期性监察过程中正常时间段内监测用电量数值的误差值未超过误差值阈值，则判定分析对象的用电监察分析正常，生成用电监察正常信号并将用电监察正常信号发送至服务器；

服务器生成电力设备控制分析信号并将电力设备控制分析信号发送至电力设备控制分析单元，电力设备控制分析单元接收到电力设备控制分析信号后，将分析对象的电力设备进行控制分析，判断电力设备的运行是否正常，从而分析出分析对象用电量异常的原因，提高了用电量异常整顿的针对性，保证用电量监察的准确性；

采集到分析对象电力设备的故障间隔时长以及电力设备运行耗电量的增加速度，并将分析对象电力设备的故障间隔时长以及电力设备运行耗电量的增加速度分别与故障间隔时长阈值和耗电量增加速度阈值进行比较：

若分析对象电力设备的故障间隔时长超过故障间隔时长阈值，且电力设备运行耗电量的增加速度未超过耗电量增加速度阈值，则判定电力设备的运行合格，生成电力设备运行合格信号并将电力设备运行合格信号发送至服务器；服务器接收到电力设备运行合格信号后，当分析对象的用电量监察异常后将电力设备的操作人员作为监测对象；

若分析对象电力设备的故障间隔时长未超过故障间隔时长阈值，或者电力设备运行耗电量的增加速度超过耗电量增加速度阈值，则判定电力设备的运行不合格，生成电力设备运行不合格信号并将电力设备运行不合格信号发送至服务器，服务器接收到电力设备运行不合格信号后，当分析对象的用电量监察异常后将电力设备作为首选监测对象。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；

本发明在使用时，通过监管必要性分析单元将各个用电企业进行监管的必要性进行分析，通过分析获取到分析对象的电量监管必要性分析系数，根据电量监管必要性分析系数比较生成必要监管信号和非必要监管信号，并将其发送至服务器；通过用电监察分析单元将分析对象的用电监察进行分析，将分析对象进行设置用电监察方式，同时判断分析对象内用电监察的效果是否正常，通过分析获取到分析对象的正常时间段和异常时间段，并对应匹配定期性监察和专项性监察；通过分析生成用电监察异常信号和用电监察正常信号，并将其发送至服务器；通过电力设备控制分析单元将分析对象的电力设备进行控制分析，判断电力设备的运行是否正常，通过分析生成电力设备运行合格信号和电力设备运行不合格信号，并将其发送至服务器。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管***，其特征在于，包括服务器，服务器通讯连接：

监管必要性分析单元，用于将各个用电企业进行监管的必要性进行分析，将用电企业标记为分析对象，获取到分析对象的生产时间段，并将生产时间段划分为o个子时间点，通过分析获取到分析对象的电量监管必要性分析系数，根据电量监管必要性分析系数比较生成必要监管信号和非必要监管信号，并将其发送至服务器；

用电监察分析单元，用于将分析对象的用电监察进行分析，将分析对象进行设置用电监察方式，同时判断分析对象内用电监察的效果是否正常，通过分析获取到分析对象的正常时间段和异常时间段，并对应匹配定期性监察和专项性监察；通过分析生成用电监察异常信号和用电监察正常信号，并将其发送至服务器；

电力设备控制分析单元，用于将分析对象的电力设备进行控制分析，判断电力设备的运行是否正常，通过分析生成电力设备运行合格信号和电力设备运行不合格信号，并将其发送至服务器；

监管必要性分析单元的运行过程如下：

采集到生产时间段内各个子时间点的企业产值以及对应子时间点的用电量，随后根据分析对象的规模获取到分析对象的企业产值阈值和用电量阈值，将各个子时间点的企业产值以及对应子时间点的用电量与企业产值阈值和用电量阈值对应比较；

若子时间点的企业产值超过企业产值阈值，则将对应子时间点标记为高生产时间时刻，若子时间点的企业产值未超过企业产值阈值，则将对应子时间点标记为低生产时间时刻；若子时间点的用电量超过用电量阈值，则将对应子时间点标记为高用电时刻；若子时间点的用电量未超过用电量阈值，则将对应子时间点标记为低用电时刻；

采集到分析对象在生产时间段内对应子时间点的最大用电量差值以及对应子时间点的平均企业产值，并将分析对象在生产时间段内对应子时间点的最大用电量差值以及对应子时间点的平均企业产值分别标记为YDCi和QCZ i；采集到分析对象在生产时间段内高用电时刻与低生产时间时刻为同一子时间点的次数以及分析对象对应高生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点的次数，并将分析对象在生产时间段内高用电时刻与低生产时间时刻为同一子时间点的次数以及分析对象对应高生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点的次数分别标记为LF i和LD i；

通过公式获取到分析对象的电量监管必要性分析系数Xi，其中，a1、a2、a3以及a4均为预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞a4＞0；

将分析对象的电量监管必要性分析系数与监管必要性分析系数阈值进行比较：若分析对象的电量监管必要性分析系数超过监管必要性分析系数阈值，则判定对应分析对象需要进行电量监管，生成必要监管信号并将必要监管信号和对应分析对象的编号发送至服务器；若分析对象的电量监管必要性分析系数未超过监管必要性分析系数阈值，则判定对应分析对象不需要进行电量监管，生成非必要监管信号并将非必要监管信号和对应分析对象的编号发送至服务器。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管***，其特征在于，用电监察分析单元的运行过程如下：

将分析对象在生产时间段内高用电时刻与低生产时间时刻为同一子时间点以及分析对象对应高生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点对应子时间点统一标记为违规时刻点；将分析对象对应高生产时间时刻与高用电时刻为同一子时间点以及分析对象对应低生产时间时刻与低用电时刻为同一子时间点对应子时间点统一标记为正常时刻点；

通过正常时刻点获取到正常时间段，通过违规时刻点获取到异常时间段；将异常时间段的用电监察方式设置有专项性监察，将正常时间段的用电监察方式设置有定期性监察。

3.根据权利要求2所述的一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管***，其特征在于，采集到分析对象在专项性监察过程中异常时间段内监测到用电量浮动的缓冲时长以及分析对象在定期性监察过程中正常时间段内监测用电量数值的误差值，并将其分别与缓冲时长阈值和误差值阈值进行比较：

若分析对象在专项性监察过程中异常时间段内监测到用电量浮动的缓冲时长超过缓冲时长阈值，或者分析对象在定期性监察过程中正常时间段内监测用电量数值的误差值超过误差值阈值，则判定分析对象的用电监察分析异常，生成用电监察异常信号并将用电监察异常信号发送至服务器；

若分析对象在专项性监察过程中异常时间段内监测到用电量浮动的缓冲时长未超过缓冲时长阈值，且分析对象在定期性监察过程中正常时间段内监测用电量数值的误差值未超过误差值阈值，则判定分析对象的用电监察分析正常，生成用电监察正常信号并将用电监察正常信号发送至服务器。

4.根据权利要求1所述的一种基于动态建模的数字孪生电网用电量监管***，其特征在于，电力设备控制分析单元的运行过程如下：

采集到分析对象电力设备的故障间隔时长以及电力设备运行耗电量的增加速度，并将其分别与故障间隔时长阈值和耗电量增加速度阈值进行比较：

若分析对象电力设备的故障间隔时长超过故障间隔时长阈值，且电力设备运行耗电量的增加速度未超过耗电量增加速度阈值，则判定电力设备的运行合格，生成电力设备运行合格信号并将电力设备运行合格信号发送至服务器；

若分析对象电力设备的故障间隔时长未超过故障间隔时长阈值，或者电力设备运行耗电量的增加速度超过耗电量增加速度阈值，则判定电力设备的运行不合格，生成电力设备运行不合格信号并将电力设备运行不合格信号发送至服务器。