一种海岛微电网信息管理系统的制作方法

本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种海岛微电网信息管理系统。

背景技术：

近年来，随着新能源发电技术的快速发展，在蕴藏丰富风能与太阳能的偏远海岛上构建微电网，改善岛上居民的生活条件成为可能。然而，偏远海岛微电网孤立运行，分布式发电具有随机性和不可控性，给海岛微电网的安全稳定运行带来了极大挑战。此外，偏远地区海岛的地理和气候条件复杂，网络架设难度高、维护困难，系统的故障发生率较高，恢复时间长、代价大，为提高海岛微电网运行的可靠性，必须解决偏远离网型海岛微电网的远程运维、故障预警问题，建设适合海岛微电网、经济高效的微电网信息管理系统。

大多数并网型微电网采用光纤、电力载波等通信方式进行电网信息的交互，信息传输能力强、稳定性高。但对于偏远海岛，岛上微电网内的分布式发电随机性大，稳定性差，风力发电与光伏发电均需对周围气象环境进行监测，以提供微电网必要的预测信息，及时调整微电网的运行状态，但海岛微电网地质复杂、光纤等有线通信方式铺设成本高。此外，由于偏远海岛微电网稳定性差、故障率高，必须建立远程信息管理系统以解决远程运维等问题，保障海岛微电网的安全运行，但传统光纤等有线通信方式成本太高，并不适用偏远海岛微电网与远程控制中心的信息传递。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种海岛微电网信息管理系统，能够通过多种通信方式联合组网，对微电网相关信息进行采集、存储、分析计算，并对微电网运行状态进行预测与控制，保障微电网的安全稳定运行。

实现上述目的所采用的解决方案为：

一种海岛微电网信息管理系统，其改进之处在于，包括：微电网远程信息管理中心和设置于海岛上的数据中心；

所述数据中心，根据经济成本和安全可靠要求选择通信方式与外部系统进行信息交互，用于存储和管理来自所述外部系统的数据信息并将所述数据信息上传至所述微电网远程信息管理中心；

所述微电网远程信息管理中心通过长期演进通信技术与所述数据中心进行信息交互，用于根据所述数据信息生成微电网的运行计划方案，并根据所述运行计划方案下发预警和校正控制命令调控微电网的运行状态。

本发明提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，所述通信方式包括：光纤通信方式、wi-fi通信方式和lora通信方式。

本发明提供的第二优选技术方案，其改进之处在于，所述光纤通信方式用于：

当所述外部系统数据传输量超过设定数据量标准，或所处位置光纤铺设成本不超过设定成本标准时，采用光纤通信方式与所述数据中心进行信息交互。

本发明提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所述wi-fi通信方式用于：

当所述外部系统所处位置有wi-fi信号覆盖时，采用wi-fi通信方式与所述数据中心进行信息交互。

本发明提供的第四优选技术方案，其改进之处在于，所述lora通信方式用于：

当所述外部系统所处位置没有wi-fi信号覆盖，且光纤设成本超过设定成本标准时，采用lora通信方式与所述数据中心进行信息交互。

本发明提供的第五优选技术方案，其改进之处在于，所述数据中心包括光纤通信接口、wi-fi通信接口和lora通信接口，分别用于采用光纤通信方式、wi-fi通信方式和lora通信方式与外部系统连接。

本发明提供的第六优选技术方案，其改进之处在于，所述数据中心还用周期性获取外部系统的数据信息进行处理，并将处理后的所述数据信息上传至所述微电网远程信息管理中心。

本发明提供的第七优选技术方案，其改进之处在于，所述微电网远程信息管理中心包括：数据存储模块、数据处理模块、运行预测模块和决策与控制模块；

数据存储模块，用于接收并存储来自所述数据中心的数据信息；

数据处理模块，用于通过分析与挖掘数据存储模块中的数据信息，判别当前微电网运行状态，并进行故障识别与故障定位；

运行预测模块，用于根据所述数据存储模块中的历史数据信息以及获取的实时数据信息，预测微电网未来运行状态；

决策与控制模块，用于根据数据处理模块的分析结果与运行预测模块的预测结果，生成微电网的运行计划方案，并根据所述运行计划方案下达预警和校正控制命令至所述数据中心。

本发明提供的第八优选技术方案，其改进之处在于，所述外部系统包括：电网运行信息管理子系统、环境监测子系统和生产管理信息子系统；

所述电网运行信息管理子系统，与外部分布式电源、负荷和设备连接，用于监测所述分布式电源、负荷与设备的运行状态，存储和管理所述分布式电源、负荷与设备的信息数据并周期性上传至所述数据中心，还根据所述微电网远程信息管理中心通过所述数据中心下发的控制命令，调控所述分布式电源、负荷与设备元件的运行状态；

所述境监测子系统，用于存储和管理采集的气象环境信息并周期性上传至所述数据中心，还用于视频监控微电网所处环境状态；其中，所述气象环境信息包括温度、湿度、光照、风速与大气压；

所述生产管理信息子系统，用于存储和管理微电网检修信息、运行维护记录、设备状态记和调度计划安排并周期性上传至所述数据中心。

本发明提供的第九优选技术方案，其改进之处在于，所述分布式电源包括：风力发电机装置、光伏发电装置、柴油发电机和储能蓄电池。

本发明提供的第十优选技术方案，其改进之处在于，所述分布式电源、负荷与设备的信息数据包括：电气特征量与非电气特征量；

所述电气特征量包括电流、电压、频率和功率；

所述非电气特征量包括发电机绕组绝缘状态、变压器油质状态和元件通断状态。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

1、本发明的数据中心根据经济成本和安全可靠要求选择通信方式与外部系统进行信息交互，并将从外部系统获取的数据信息上传至微电网远程信息管理中心，由微电网远程信息管理中心根据数据信息生成并下发调控微电网的运行状态的命令，满足在偏远海岛地形复杂地带构建微电网信息管理系统的通信需求，降低海岛微电网的通信成本，实现海岛微电网的远程管理与运维，提高微电网的可靠性。

2、本发明适用于对偏远离网型海岛微电网全域信息进行采集、存储与分析计算，进行微电网的故障判断与定位，对微电网运行状态进行预测与控制，配合实用高效的通信方式传递微电网信息，能有效解决海岛源离大陆、缺乏专业电网运维人员，海岛微电网无法得到及时监控与运维等问题，保证了海岛微电网的安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明提供的一种海岛微电网信息管理系统基本结构示意图；

图2为本发明提供的一种海岛微电网信息管理系统及其连接管理的外部系统一个实施例的详细结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

本发明提供的一种海岛微电网信息管理系统基本结构示意图如图1所示，包括：微电网远程信息管理中心和设置于海岛上的数据中心；

其中，数据中心，根据经济成本和安全可靠要求选择通信方式与外部系统进行信息交互，用于存储和管理来自外部系统的数据信息并将数据信息上传至微电网远程信息管理中心；

微电网远程信息管理中心通过长期演进lte通信技术与数据中心进行信息交互，用于根据数据信息生成控制命令调控微电网的运行状态。

具体的，本发明提供的一种海岛微电网信息管理系统及其连接管理的外部系统一个实施例的详细结构示意图如2所示，包括多个电网运行信息管理子系统、多个环境监测子系统、多个生产管理信息子系统、本地数据库和微电网远程信息管理中心，其中电网运行信息管理子系统、环境监测子系统和生产管理信息子系统均为外部系统，本地数据库即为数据中心。电网运行信息管理子系统、环境监测子系统、生产管理信息子系统与本地数据库之间，基于不同的环境状况与通信设施完善情况，根据经济成本和安全可靠要求，分别采用光纤通信、wi-fi通信和lora通信方式进行数据交互，本地数据库与微电网远程信息管理中心通过lte通信技术进行数据交互。

电网运行信息管理子系统，与分布式电源、负荷、设备元件相连，监测分布式电源、负荷与设备的运行状态，用于采集分布式电源、负荷与设备的信息数据并上传至本地数据库，并且还用于执行微电网远程信息管理中心通过本地数据库下发的控制命令，即按照控制命令调控分布式电源、负荷与设备元件的运行状态。其中，分布式电源包括风力发电机装置、光伏发电装置、柴油发电机和储能蓄电池。

其中分布式电源、负荷和设备的运行状态与信息数据包括电气特征量与非电气特征量；电气特征量包括电流、电压、频率和功率，非电气特征量包括发电机绕组绝缘状态、变压器油质状态和元件通断状态等。

环境监测子系统，存储和管理来源于各种传感器采集的气象环境信息，包括温度、湿度、光照、风速与大气压，并上传至本地数据库，视频监控微电网所处环境状态信息。

生产管理信息子系统，存储和管理微电网检修信息、运行维护记录、设备状态记录和调度计划安排信息并上传至本地数据库。

本地数据库，包括光纤通信接口、wi-fi通信接口和lora通信接口，分别用于采用光纤通信方式、wi-fi通信方式和lora通信方式与外部系统连接。本地数据库用于存储和管理来自电网运行信息管理子系统、环境监测子系统和生产管理信息子系统的数据信息，能够对多源异构的数据信息进行整合处理，例如整合电网运行信息管理子系统、环境监测子系统和生产管理信息子系统中同一地区的相关数据信息，或整合电网运行信息管理子系统、环境监测子系统和生产管理信息子系统中同一设备的数据信息，并周期性的通过lte技术与微电网远程信息管理中心进行数据与信息交互，上传处理好的数据信息，接受微电网远程信息管理中心下发的控制命令。

微电网远程信息管理中心，用于根据本地数据库上传的数据信息生成控制命令调控微电网的运行状态，包括数据存储模块、数据处理模块、运行预测模块和决策与控制模块。数据存储模块，用于接收并存储来自本地数据库的数据信息；数据处理模块，对数据存储中心的数据信息进行分析与挖掘，判别当前微电网运行状态，进行故障识别与故障定位；运行预测模块，用于根据数据存储模块中的历史数据信息以及获取的实时数据信息预测微电网未来运行状态；决策与控制模块，用于根据数据处理模块的分析结果与运行预测模块的预测结果，生成微电网完整的运行计划方案，并自动下达预警、校正控制命令，通过lte技术传达到本地数据中心。

如图2所示，电网运行信息管理子系统与不同的设备相连，设备1所处位置光纤铺设方便即所处位置光纤铺设成本不超过设定成本标准，或者电网运行信息管理子系统传输信息量较大即数据传输量超过设定数据量标准，此时采用光纤通信方式；设备2为居民家庭负荷，例如为冰箱、空调等负荷，在wi-fi覆盖情况下，因地制宜采用wi-fi通信方式；设备3所处地较为偏远，比如山顶风机，此时光纤铺设困难即光纤设成本超过设定成本标准，没有wi-fi覆盖，采用lora通信方式进行与本地数据库之间的信息交互。同理，环境监测子系统与生产管理信息子系统也根据地理环境、所处位置不同采用不同的通信方式与本地数据库进行数据交互。

具体选取哪种通信方式，以取考虑安全可靠要求的总成本最小为依据，其中总成本w为：

式中：n为微电网中需要进行信息交互的子系统数量；ωi,k为第i个子系统采用第k种通信方式时对应的成本系数，成本越大，ωi,k越大；ci,k为第i个子系统采用第k种通信方式时的可靠性系数，其中通信的可靠性越大，可靠性系数ci,k越小。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。