一种源网荷储一体化协同控制数据架构的方法与流程

本发明涉及电力系统新能源发电，具体为一种源网荷储一体化协同控制数据架构的方法。

背景技术：

1、智能电网调度控制系统采用横向集成、纵向贯通的体系架构，支持数据库能够与快速读写以便支持数据的采集、传输和存储。数据架构通过全域数据统一汇聚、模型统一设计、海量数据统一存储、大数据分析计算组件统一支撑，促进数据无缝融合和业务共享共用。现有的电网数据处理方法在处理数据库中的海量数据时，处理效率低下，处理后的数据集成出模型对于电网调度的策略的指导意义不明确。须提升电网数据的处理能力与效率，建立统一的电网全景视图大模型，全面指导电网的调度。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：本发明提供一种源网荷储一体化协同控制数据架构的方法，提升电网数据处理的能力与效率并将电网数据集成为统一的全景视图，提升电网资源的指挥调度的能力。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：采集电网数据，对机组发电与输电网量测时序数据以及配用电网量测时序数据进行分布式资源聚合建模，构建发输变配用电网一张图时空数据模型；对采集的电网数据进行数据分析，实现多时空源网荷储协同分析与优化计算；将处理后的数据进行聚合，建立源网荷储全景视图，实现实时优化结果展示、多时空运行评价和在线潮流追踪；基于建立的源网荷储全景视图，进行电力系统调度，源网荷储可调节资源全景监测、源网荷储可调节资源态势感知、源网荷储多时空优化决策、源网荷储协同控制以及源网荷储可调节资源在线评估。

4、作为本发明所述一种源网荷储一体化协同控制数据架构的方法的一种优选方案，其中：所述电网数据包括，采集电力系统中的发电、输电、变电、配电、用电的环节数据，采集发电厂发电数据、scada系统、配网自动化的系统的量测时序数据以及负荷特性数据。

5、作为本发明所述一种源网荷储一体化协同控制数据架构的方法的一种优选方案，其中：所述分布式资源聚合建模包括，基于采集的数据，按照电网的区域管理关系，将变电站、发电机组、负荷的数据构建拓扑模型；所述拓扑模型包括，进行图建模，将多个电力系统数据源的数据进行转换和集成形成图节点，并从原始格存储格式转换为数据本体对象和相关的属性，将cim/e模型中的母线、刀闸、负荷、开关、线路以及发电机的电力系统设备定义为顶点，各设备间的连线定义为边，各设备的调节特性定义为顶点和边的属性，实时展示可调度资源的运行特性，利用图数据库间连接和映射关系，将多层多态的数据按需即时存取、快速访问、高效存储；

6、聚合后的各灵活性资源集合体之间进行多主体对等互动，各聚合体与上级电网之间也分别进行多级系统控制，聚合体内部的分布式资源进行自治优化。

7、作为本发明所述一种源网荷储一体化协同控制数据架构的方法的一种优选方案，其中：所述数据分析包括，进行快速基态潮流计算和快速状态估计和，为计算源网荷储协同优化策略提供数据支撑；所述快速基态潮流计算包括，快速基态潮流计算是基于快速解耦法的图潮流计算算法，快速基态潮流计算的计算任务为：与修正方程矩阵求解有关部分，以及与修正方程矩阵求解无关部分；所述求解有关部分包括，矩阵因子表分解以及前代回代求解两部分，计算需要遵循规定的计算次序，采用图分层并行计算算法进行计算；所述求解无关部分包括，修正方程形成、母线净注入功率计算、母线电压幅值相角修正以及δp，δq收敛性判断，每个计算母线的相应计算与其它母线无关，同时进行独立计算，并进行图节点并行计算；所述处理后的数据进行聚合包括，将分布式电源和柔性负荷进行聚合和解耦，考虑不同柔性负荷特性及相应的策略，聚合形成虚拟电厂和负荷聚合商，基于图计算的搜索和算法，通过对分布式资源的灵活性时空动态特性分析，进行分布式资源聚合建模；聚合后的各灵活性资源集合体之间进行多主体对等互动，各聚合体与上级电网之间也分别进行多级系统控制，聚合体内部的分布式资源进行自治优化。

8、作为本发明所述一种源网荷储一体化协同控制数据架构的方法的一种优选方案，其中：所述数据分析还包括，进行快速状态估计和快速基态潮流计算，为计算源网荷储协同优化策略提供数据支撑；

9、所述状态估计是对线路的有功功率、无功功率和节点的有功功率、无功功率、电压进行快速的计算，状态估计的目标函数为：

10、i(x)＝[z-h(x)]tr-1[z-h(x)]

11、其中，z量测量，r-1表示量测权重，h(x)为量测的方程向量；

12、基本加权法最小二乘状态估计的迭代公式为：

13、δx＝[ht(x)r-1ht(x)]-1ht(x)r-1[z-h(x)]

14、其中，h(x)是量测量，r-1表示量测权重，h(x)表示量测向量的雅克比矩阵；

15、快速pq分解状态估计算法中迭代修正方程为：

16、

17、其中，δθ、δv是量测量h(x)不平衡量，具体表示为电压相角的不平衡量，和电压幅值的不平衡量，haa、hrr是量测方程的雅克比矩阵h的一部分，gaa、grr是信息矩阵g的一部分，表示量测权重的一部分；

18、其中，快速pq分解状态下，对雅克布矩阵h、g进行简化：

19、

20、

21、将有功量测量依据其母线所在位置分成n组，即，

22、ha，i(x)＝[ha，1(x)t，ha，2(x)t，…，ha，n(x)t]t

23、在仅计算有功量测量时，母线i所对应的雅克比矩阵和信息矩阵为：

24、

25、

26、其中，θ是节点的电压相角，haa，i、gaa，i是与ha，i(x)相对应的雅可比矩阵和信息矩阵，是与母线i直接相连的有功量测的加权矩阵；ha，i(x)只包含与母线i直接相连的有功量测；

27、若母线j既不是母线i，也不是母线i的一阶邻居母线，则：

28、

29、其中，haa,i、gaa,i只包含母线i，母线i直接相连的母线，以及母线之间的信息；

30、基于图节点计算机制，所有母线i的haa,i、gaa,i在一步图遍历中同时计算出来,同时对快速pq分解状态估计算法中迭代修正方程右端项rhs进行简化计算：

31、

32、逐母线计算,利用图节点并行形成信息矩阵和右端项，再利用分层并行进行lu分解，快速求解结果。

33、作为本发明所述一种源网荷储一体化协同控制数据架构的方法的一种优选方案，其中：所述源网荷储全景视图包括，考虑各类机组、新能源机组、大型储能、柔性负荷、负荷聚合商以及虚拟电厂，分别进行分析，综合网络拓扑、线路和损耗的影响，得到源网荷储的整体对外调节特性，在多时间断面下，对源网荷储各类资源进行时空动态解耦，实现对各类资源的分层分区控制；从图论的角度构建电力网络系统，利用电网的天然网络特性，将信息直接存储在节点和边上，基于图计算的图节点与图分层并行计算特征，建立电网荷储全景视图，在电网全景视图内实现状态评估、全态安全分析、全息灵活性资源评估，增强电网协同态势感知能力，实现源网荷储各类可调节资源优化聚合和解耦控制。

34、作为本发明所述一种源网荷储一体化协同控制数据架构的方法的一种优选方案，其中：所述电力系统调度包括，基于源网荷储全景视图，进行五维时空互动展示，对系统的实时优化结果、多时空运行评价、在线潮流追踪计算结果进行实时展示，同时对以往的运行状态进行回顾展示；源网荷储全景视图中，拓扑结构图展示配电网中的物理连接关系，将电网拓扑结构中的节点，定位在二维以及三位空间中，使得所有连接节点的边具有相等的长度，并且在可视化中尽可能少的产生交叉；地理信息的电网拓扑结构图，显示拓扑实体的具体地理位置，显示电网能量传输的真实走向，地理信息的电网拓扑结构图，调度员执行配电网的运行监视、故障定位以及抢修指挥操作；地理信息的电网拓扑图还具有搜索、供电区域查询和供电路径追踪的功能，基于该拓扑图，计算分析获得的实时、预测或历史的潮流信息，对电网的安全性和供电能力进行评估，分析电网能量传输的真实走向与负载容量，展示电网运行趋势，为电力系统调度中的运行监视和抢修指挥提供支持。

35、本发明的另一个目的是提供一种源网荷储一体化协同控制数据架构的系统，其能通过构建源网荷储一体化协同控制数据架构系统，完成对电网数据的集成、分析、展示以及指导电网资源的调度优化和监测控制。

36、作为本发明所述一种源网荷储一体化协同控制数据架构的系统的一种优选方案，其中：系统集成模块和新建系统模块；所述系统集成模块包括数据源层、静态结构数据以及时变量测数据单元；数据源层存储有发电、输电、变电、配电和用电数据；静态结构数据存储有ocs数据、输配电网模型拼接系统数据以及负荷管理数据，ocs数据为输电网设备拓扑联结与参数，输配电网模型拼接系统数据为省地电网设备拓扑联结关系与参数，负荷管理数据为站线变户关联关系数据；时变量测数据存储有发电厂发电数据、ocsscada数据、配网自动化系统数据以及负荷特性数据；所述新建系统模块包括，数据集成层、数据分析层、数据展示层以及数据应用层；所述数据集成层包括，基于发电厂发电数据以及ocsscada系统数据形成的机组发电和输电网量测时序数据，基于配网自动化系统数据以及负荷特性数据形成的配用电网量测时序数据，基于机组发电和输电网量测时序数据、配用电网量测时序数据、ocs数据、输配电网模型拼接系统数据和负荷管理系统数据形成的发输变配用电网一张图时空数据模型，完成源网荷储一张图时空数据底座构建；所述数据分析层包括，源网荷多时空数据模型、源网荷储协同优化数据模型、虚拟电厂和负荷集成商数据聚合模型，完成多时空源网荷储协同分析与优化计算；所述数据展示层，源网荷储多时空追溯和源网荷储一张图全景展示，所述源网荷储多时空追溯，进行实时优化结果展示、多时空运行评价和在线潮流追踪；所述一张图全景展示包括，3d展示、趋势图、多主题展示和人机互动；所述数据应用层，构建源网荷储协同调控平台，实现源网荷储可调节资源全景监测、源网荷储可调节资源态势感知、源网荷储多时空优化决策、源网荷储协同控制以及源网荷储可调节资源在线评估。

37、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种源网荷储一体化协同控制数据架构的方法的步骤。

38、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种源网荷储一体化协同控制数据架构的方法的步骤。

39、本发明的有益效果：本发明的提供的方法相较于传统的电网数据处理方法，极大地提升了电网数据处理的能力与效率，并将处理后的数据集成为统一的全全景视图，在全景视图内完成电网资源的调度。