【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著光伏電站的廣泛應(yīng)用和光伏電力的大規(guī)模發(fā)展，分布式光伏發(fā)電作為一種清潔、可再生能源技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，然而，在分布式光伏發(fā)電快速發(fā)展的過程中，電網(wǎng)運行也面臨諸多挑戰(zhàn)，特別是在臺區(qū)線損治理方面，臺區(qū)線損是指電力網(wǎng)在輸送和分配電能過程中所產(chǎn)生的電能損耗，是衡量電網(wǎng)運行效率的重要指標。傳統(tǒng)的管理方式已難以滿足日益復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和光伏發(fā)電接入帶來的新需求，因此，開發(fā)一種能夠?qū)崟r監(jiān)測光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損的系統(tǒng)，成為提高光伏發(fā)電效率、保障電力質(zhì)量、降低運行成本的核心要求。
2、分布式光伏并網(wǎng)臺區(qū)的線損問題受多種因素影響，包括線纜電阻異常、電磁場渦旋效應(yīng)、交變磁場作用、電網(wǎng)管理漏洞以及計量裝置故障等。這些因素相互交織，使得線損問題變得復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的方法往往依賴于人工巡檢和經(jīng)驗判斷，難以快速準確地識別和定位線損問題，導(dǎo)致問題得不到及時解決；并且，由于分布式光伏并網(wǎng)接入局部電網(wǎng)的電壓和頻率發(fā)生波動，在當前的配電網(wǎng)管理中缺少對應(yīng)的線損優(yōu)化策略，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
3、因此，需要一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，以解決上述問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)公開了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，通過實時數(shù)據(jù)收集、精準異常檢測、原因識別、趨勢預(yù)測和優(yōu)化控制等功能的有機結(jié)合，實現(xiàn)了對分布式光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損的全方位、智能
2、本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
4、數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理模塊采用邊緣感知監(jiān)控互聯(lián)裝置實時收集分布式光伏并網(wǎng)臺區(qū)的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將實時收集的數(shù)據(jù)傳輸至云端大數(shù)據(jù)平臺進行數(shù)據(jù)預(yù)處理、儲存和分析操作，所述運行狀態(tài)數(shù)據(jù)至少包括光伏發(fā)電量、電壓、電流和負荷特性；
5、線損異常檢測模塊，所述線損異常檢測模塊采用k-medoids聚類算法對歷史檢測到的臺區(qū)線損數(shù)據(jù)進行聚類分析，以識別分布式光伏并網(wǎng)臺區(qū)正常工作模式和異常線損模式的聚類中心，并計算實時收集的數(shù)據(jù)與異常線損模式聚類中心的歐式距離，當實時收集的數(shù)據(jù)與異常線損模式聚類中心的歐式距離超過預(yù)設(shè)低閾值時，則將實時收集的數(shù)據(jù)標記為異常線損數(shù)據(jù)；
6、線損原因識別模塊，所述線損原因識別模塊通過所述云端大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建分布式光伏并網(wǎng)臺區(qū)的綜合電網(wǎng)模型和光伏發(fā)電模型，所述云端大數(shù)據(jù)平臺將綜合電網(wǎng)模型和光伏發(fā)電模型的模擬物理狀態(tài)數(shù)據(jù)與異常線損數(shù)據(jù)進行對比計算分時線損，并基于計算結(jié)果識別異常線損的原因，所述綜合電網(wǎng)模型用于模擬分布式光伏并網(wǎng)臺區(qū)電網(wǎng)的運行特性，所述光伏發(fā)電模型用于模擬分布式光伏并網(wǎng)臺區(qū)在不同天氣條件下的輸出特性；
7、線損預(yù)測模塊，所述線損預(yù)測模塊采用時間序列分析方法挖掘光伏發(fā)電量、電壓變化和負荷波動的時間序列特征，以預(yù)測分布式光伏并網(wǎng)臺區(qū)的線損趨勢；
8、優(yōu)化控制模塊，所述優(yōu)化控制模塊根據(jù)線損預(yù)測趨勢、當前電網(wǎng)運行狀態(tài)以及歷史優(yōu)化記錄制定優(yōu)化控制策略。
9、進一步地，所述k-medoids聚類算法的工作方法包括以下步驟：
10、s1、采用隨機選擇方式從歷史檢測到的臺區(qū)線損數(shù)據(jù)集中選擇k個數(shù)據(jù)點作為初始異常線損模式聚類中心，并設(shè)置最大迭代次數(shù)和聚類中心變化量的閾值，然后記錄初始的聚類中心索引或?qū)嶋H數(shù)據(jù)點值；
11、s2、計算實時收集的數(shù)據(jù)點和異常線損模式聚類中心之間的歐氏距離，并將每個數(shù)據(jù)點分配到與最接近的聚類中心；
12、s3、重新計算每個聚類內(nèi)部所有點到聚類中心的距離之和，并選擇距離之和最小的聚類中心作為新的異常線損模式聚類中心，然后更新聚類中心的索引或?qū)嶋H數(shù)據(jù)點值；
13、s4、重復(fù)s2操作，并采用新的異常線損模式聚類中心重新分配數(shù)據(jù)點，直到異常線損模式聚類中心變化量小于閾值或達到最大的迭代次數(shù)；
14、s5、采用輪廓系數(shù)和ch指數(shù)聚類質(zhì)量評估指標評估聚類結(jié)果是否符合預(yù)期的異常線損模式，不符合則調(diào)整聚類參數(shù)重復(fù)s1操作。
15、進一步地，在所述s2中，首先提取預(yù)處理后的實時收集的數(shù)據(jù)點的時間序列特征和空間序列特征，并對提取特征進行正則化和特征向量表示，提取的時間序列特征和空間序列特征向量表示為：
16、
17、在公式(1)中，x表示實時收集數(shù)據(jù)點的特征向量集合，為第i個實時收集數(shù)據(jù)點的時間序列特征向量，1≤i≤n，i為實時收集數(shù)據(jù)點的序數(shù)，n為時間序列特征向量的個數(shù)，t表示時間序列特征向量，為第i個實時收集數(shù)據(jù)點的空間序列特征向量，y表示空間序列特征向量，異常線損模式聚類中心集為v＝{v1,v2,...,vg,...,vk}，vg表示第g個異常線損模式聚類中心，k表示異常線損模式聚類中心的個數(shù)，采用歐式距離度量法分別計算時間序列特征和空間序列特征與異常線損模式聚類中心之間的距離，輸出函數(shù)公式為：
18、
19、在公式(2)中，為第i個實時收集數(shù)據(jù)點的時間序列特征向量到異常線損模式聚類中心的距離，ξ為時間序列特征向量的聚類超參數(shù)，0<ξ≤1，為第i個實時收集數(shù)據(jù)點的空間序列特征向量到異常線損模式聚類中心的距離，δ為空間序列特征向量的聚類超參數(shù)，0<δ≤1，第i個實時收集數(shù)據(jù)點與異常線損模式聚類中心之間的歐式距離計算公式為：
20、
21、在公式(3)中，di表示第i個實時收集數(shù)據(jù)點與異常線損模式聚類中心之間的歐式距離。
22、進一步地，所述綜合電網(wǎng)模型和光伏發(fā)電模型采用物理引擎模擬分布式光伏并網(wǎng)臺區(qū)在不同時段和不同工況下的運行狀態(tài)，并基于模擬結(jié)果進行分時線損的實時計算，當分時線損計算結(jié)果超過設(shè)置的分時線損閾值時自動觸發(fā)告警，然后將實時監(jiān)測到的物理狀態(tài)數(shù)據(jù)與分時線損數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)性分析定位線損異常的原因。
23、進一步地，所述時間序列分析方法采用長短期記憶網(wǎng)絡(luò)lstm構(gòu)建功率預(yù)測模型，并通過最小化預(yù)測值和實際值之間的誤差訓(xùn)練模型，然后采用訓(xùn)練模型對短期功率進行預(yù)測，所述長短期記憶網(wǎng)絡(luò)lstm采用均方誤差作為損失函數(shù)，并采用均方根誤差和平均絕對誤差指標評估訓(xùn)練模型的預(yù)測性能。
24、進一步地，所述優(yōu)化控制模塊采用博弈論模型分析用戶的用電行為，以識別異常用電模式，并根據(jù)博弈論分析結(jié)果制定優(yōu)化控制策略，所述博弈論模型通過建立效用函數(shù)量化不同用電策略對電網(wǎng)運營商和用戶的效益或成本，并通過計算納什均衡識別用戶和運營商的最優(yōu)策略組合。
25、進一步地，所述優(yōu)化控制策略包括以下方面：
26、(1)針對電壓波動問題，采用智能變電站裝置、協(xié)調(diào)電壓控制和無功補償方法實現(xiàn)對電壓波動的控制和調(diào)節(jié)；
27、(2)針對用電負荷不均衡問題，通過調(diào)整配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和用電負荷實現(xiàn)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述K-Medoids聚類算法的工作方法包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，在所述S2中，首先提取預(yù)處理后的實時收集的數(shù)據(jù)點的時間序列特征和空間序列特征，并對提取特征進行正則化和特征向量表示，提取的時間序列特征和空間序列特征向量表示為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述綜合電網(wǎng)模型和光伏發(fā)電模型采用物理引擎模擬分布式光伏并網(wǎng)臺區(qū)在不同時段和不同工況下的運行狀態(tài)，并基于模擬結(jié)果進行分時線損的實時計算，當分時線損計算結(jié)果超過設(shè)置的分時線損閾值時自動觸發(fā)告警，然后將實時監(jiān)測到的物理狀態(tài)數(shù)據(jù)與分時線損數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)性分析定位線損異常的原因。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述時間序列分析方法采用長短期記憶網(wǎng)絡(luò)L
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述優(yōu)化控制模塊采用博弈論模型分析用戶的用電行為，以識別異常用電模式，并根據(jù)博弈論分析結(jié)果制定優(yōu)化控制策略，所述博弈論模型通過建立效用函數(shù)量化不同用電策略對電網(wǎng)運營商和用戶的效益或成本，并通過計算納什均衡識別用戶和運營商的最優(yōu)策略組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述優(yōu)化控制策略包括以下方面：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述云端大數(shù)據(jù)平臺采用分布式存儲技術(shù)存儲海量線損數(shù)據(jù)，并采用實時計算框架對實時線損數(shù)據(jù)進行流式處理，實現(xiàn)線損的實時監(jiān)測和分析。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述k-medoids聚類算法的工作方法包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，在所述s2中，首先提取預(yù)處理后的實時收集的數(shù)據(jù)點的時間序列特征和空間序列特征，并對提取特征進行正則化和特征向量表示，提取的時間序列特征和空間序列特征向量表示為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述綜合電網(wǎng)模型和光伏發(fā)電模型采用物理引擎模擬分布式光伏并網(wǎng)臺區(qū)在不同時段和不同工況下的運行狀態(tài)，并基于模擬結(jié)果進行分時線損的實時計算，當分時線損計算結(jié)果超過設(shè)置的分時線損閾值時自動觸發(fā)告警，然后將實時監(jiān)測到的物理狀態(tài)數(shù)據(jù)與分時線損數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)性分析定位線損異常的原因。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏并網(wǎng)臺區(qū)線損實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李瑞國，丁銳鑫，李飚，王巖，楊松林，王荷茵，李聰，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)河南省電力公司三門峽供電公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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