修改电网的模拟的制作方法

本说明书涉及电网(electrical power grid)，并且具体地涉及执行电网(electrical grid)系统的操作建模和模拟。

背景技术：

1、电网将电力传输到诸如住宅和商业建筑物的负载。电网是复杂的，并且需要大量商业、监管、立法和其他利益相关者来评估和做出投资和运营决策。为了帮助做出关于电网修改的决策，电网的虚拟模型可以用于模拟各种条件下的操作。

2、历史上，决策者已经使用不同的工具或方法来评估他们的电网投资决策。这可以从雇用咨询公司来执行评估，到建立内部专家团队，以及到利用任何可用的技术。考虑到建模和评估的复杂性，以及资本支出、回报率、风险和可靠性的既定决策标准，许多公用设施(utility)公司使用三到四个软件程序，在它们之间具有尴尬或不存在的界面。在许多情况下，虚拟电网模型是定制的并且在公用设施上重新实现，导致公用设施之间的分裂。

3、当前的过程不仅使用孤立工具进行建模或评估，而且这些孤立工具中的核心建模技术是有限的。利用诸如电气变量、日内或小时内负载或发电价格的预测、以及甚至在模型中考虑的节点的数量的因素进行简化。此外，这些工具使用不同的底层电网(grid)模型，这些电网模型放大了它们产生的结果中的差异。

技术实现思路

1、通常，本公开涉及一种用于获得电网操作的模拟的输入并呈现模拟的结果的系统。虚拟电网模型用于评估和预测电网的操作。本公开提供了用于接收电网场景的输入、执行电网场景的模拟以及显示模拟结果的可视化的系统和方法。系统可以通过呈现在计算机系统的显示器上的用户界面(user interface)来接收输入并显示结果。模拟系统可以提供与提议的电网修改的环境、可靠性、监管和财务影响相关的结果。

2、在一些实施方式中，模拟系统可以提供用于接收用于分析电网项目的输入的用户界面。用户界面可以包括可以用于配置对电网配置提议的修改(proposed modification)的设计工具。修改的电网配置可以包括对电网的模拟物理变化，诸如添加和移除发电源，以及模拟的非物理变化，诸如假设的负载增长场景。

3、模拟系统可以通过用户界面接收指示基线数据输入源的用户选择的数据、指示用于分析的地理区域的数据、以及指示项目的时间范围的用户选择的数据。模拟系统还可以通过用户界面接收用于分析的场景的用户输入。场景可以包括要模拟的对电网一个或多个提议的改变。例如，第一场景可以包括向电网添加发电源。系统可以接收用户对提议的增加的发电源的位置和类型以及提议的增加的发电源的额定值的选择。系统还可以接收指示模拟假设的用户输入，例如，假设的年度负载增长为15％。

4、在执行请求的模拟之后，模拟系统可以修改用户界面以包括输入场景的模拟结果的可视化。在一些情况下，模拟系统可以呈现示出可视化的第二用户界面。可视化可以包括例如表格、图表、图形和地图。用户界面还可以使得用户能够在查看模拟结果之后调整评估参数和假设。例如，用户界面可以包括用于请求附加模拟和修改的模拟的各种菜单。

5、在一些示例中，用户界面可以包括用于修改输入场景的选项菜单。系统可以通过用户界面接收修改的输入。例如，系统可以在第一场景中接收修改提议的添加的电源的额定功率的输入。基于修改的输入，模拟系统可以执行更新的模拟并显示第一场景的更新的结果。

6、在一些示例中，用户界面可以包括用于输入附加场景的可选择选项。系统可以通过用户界面接收可选择选项的选择以输入附加场景。响应于接收到输入附加场景的选择，系统可以修改用户界面以包括描绘用于接收电网场景的模拟的输入的一个或多个字段的图形。然后，系统可以通过用户界面接收第二场景的输入。例如，第二场景可以包括升级当前现有发电源。

7、通过用户界面显示的结果可以包括比较视图，该比较视图示出了多个场景中的每个场景的评估参数彼此比较以及与基线场景比较。例如，用户界面可以示出在同一曲线图上示出的基线数据输入、第一场景和第二场景中的每一个的电力质量随时间的趋势线。用户界面还可以示出地图视图，该地图视图指示基于每个场景模拟的电网的特性。通过用户界面提供的模拟结果可以是时变的。例如，可以显示落在项目的时间范围内的用户选择的时间点或持续时间的结果。在一些示例中，可以在模拟持续时间内聚合和/或平均结果。

8、通常，本说明书中描述的主题的创新方面可以体现在计算机实现的方法中，该方法包括：提供用于由显示器呈现的用户界面，该用户界面包括描绘用于接收电网场景的模拟的输入的一个或多个字段的图形；通过用户界面接收场景的输入，该输入包括：场景的地理位置；场景的时间尺度；以及对电网提议的修改；通过在电网的虚拟模型中对输入进行建模来执行场景的模拟；修改用户界面以包括图形，该图形描绘：模拟的结果的一个或多个可视化；以及用于修改输入的选项菜单；通过用户界面接收来自用于修改输入的选项菜单的选择；通过在电网的虚拟模型中对修改的输入进行建模来执行修改的模拟；以及修改用户界面以包括描绘与修改的模拟的结果相比较的模拟的结果的一个或多个可视化的图形。

9、通常，本说明书中描述的主题的其他创新方面可以体现在计算机实现的方法中，该方法包括：提供用于由显示器呈现的第一用户界面，该第一用户界面用于接收电网场景的模拟的输入；通过第一用户界面接收场景的输入，该输入包括：场景的地理位置；场景的时间尺度；以及对电网提议的修改；通过在电网的虚拟模型中对输入进行建模来执行场景的模拟；提供用于由显示器呈现的第二用户界面，该第二用户界面包括：模拟的结果的一个或多个可视化；以及用于修改输入的选项菜单；通过第二用户界面接收来自用于修改输入的选项菜单的选择；通过在电网的虚拟模型中对修改的输入进行建模来执行修改的模拟；以及提供用于由显示器呈现的更新的第二用户界面，更新的第二用户界面包括与修改的模拟的结果相比较的模拟的结果的一个或多个可视化。

10、这些和其他实施例可以单独地或以任何组合包括以下特征。在一些实施方式中，显示器包括第一显示器。该方法包括通过呈现在第二显示器上的用户界面接收第二场景的输入，该输入包括对电网第二提议的修改；通过在电网的虚拟模型中对第二场景的输入进行建模来执行第二模拟；以及提供用于由第一显示器呈现的第二用户界面，该第二用户界面包括与第二模拟的结果相比较的模拟的结果的一个或多个可视化。

11、在一些实施方式中，该方法包括：通过呈现在第二显示器上的第二用户界面接收第二场景的输入，该输入包括对电网第二提议的修改；通过在电网的虚拟模型中对第二场景的输入进行建模来执行第二模拟；以及修改用户界面以包括描绘与第二模拟的结果相比较的模拟的结果的一个或多个可视化的图形。

12、在一些实施方式中，场景包括特定电网配置，并且执行场景的模拟包括：调整电网的虚拟模型以表示特定电网配置；以及在各种模拟的条件下确定调整的电网的虚拟模型的特性。

13、在一些实施方式中，特定电网配置包括添加或移除的电源、升级的资产或添加或移除的连接中的至少一个。

14、在一些实施方式中，各种模拟的条件包括各种环境条件或各种负载条件中的至少一个。

15、在一些实施方式中，场景包括特定条件，并且执行场景的模拟包括：调整电网的虚拟模型以表示特定条件；以及在各种模拟的电网配置中确定调整的电网的虚拟模型的特性。

16、在一些实施方式中，特定条件包括特定环境条件或特定负载条件中的至少一个。

17、在一些实施方式中，各种模拟的电网配置包括添加和移除的电源、升级的资产或添加或移除的连接中的至少一个。

18、在一些实施方式中，通过在电网的虚拟模型中对输入进行建模来对场景执行模拟包括对输入中包括的地理位置和时间尺度执行基线模拟，并且模拟的结果包括提议的修改对基线模拟的结果的影响。

19、在一些实施方式中，修改的输入包括与提议的修改不同的对电网第二提议的修改，并且修改的模拟的结果包括第二提议的修改对基线模拟的结果的影响。

20、在一些实施方式中，该方法包括对输入中包括的地理位置和时间尺度的基线场景执行模拟。用户界面包括描绘与基线场景的模拟结果相比较的场景的模拟结果的一个或多个可视化的图形。

21、在一些实施方式中，该方法包括：使用规则集来评估提议的修改；以及提供由显示器呈现的提议的修改违反规则集中的至少一个规则的通知。

22、在一些实施方式中，规则集中包括的每个规则包括法律、法规、设备限制、操作限制或工业标准中的至少一个。

23、在一些实施方式中，电网的虚拟模型包括真实世界电网资产的虚拟模型。

24、在一些实施方式中，地理位置包括真实世界电网的选择的馈线的位置。

25、在一些实施方式中，该方法包括：响应于接收到场景的输入，访问电网的虚拟模型，虚拟模型包括多个不同的模型配置；以及基于场景的输入，选择(i)包括模拟的分辨率和尺度的模拟模式以及(ii)多个不同模型配置中的一个。执行场景的模拟包括使用选择的模型配置在选择的模拟模式中执行模拟。

26、通常，本说明书中描述的主题的其他创新方面可以体现在计算机实现的方法中，该方法包括：提供用于由显示器呈现的用户界面，该用户界面包括描绘用于接收电网场景的模拟的输入的一个或多个字段的图形；通过用户界面接收第一场景的第一输入；响应于接收到第一输入，通过在电网的虚拟模型中对第一输入进行建模来执行第一场景的第一模拟；修改用户界面以包括图形，该图形描绘：第一场景的第一模拟的结果的一个或多个可视化；以及用于输入附加场景的可选择选项；响应于接收到用于输入附加场景的可选择选项的选择，修改用户界面以包括描绘用于接收电网场景的模拟的输入的一个或多个字段的图形；通过用户界面接收第二场景的第二输入；响应于接收到第二输入，通过在电网的虚拟模型中对第二输入进行建模来执行第二场景的第二模拟；以及修改用户界面以包括描绘与第二模拟的结果相比较第一模拟的结果的一个或多个可视化的图形。

27、通常，本说明书中描述的主题的其他创新方面可以体现在计算机实现的方法中，该方法包括：提供用于由显示器呈现的第一用户界面，该第一用户界面用于接收电网场景的模拟的输入；通过第一用户界面接收第一场景的第一输入；响应于接收到第一输入，通过在电网的虚拟模型中对第一输入进行建模来执行第一场景的第一模拟；提供用于由所述显示器呈现的第二用户界面，所述第二用户界面包括：第一场景的第一模拟的结果的一个或多个可视化；以及用于输入附加场景的可选择选项；响应于接收到输入附加场景的可选择选项的选择，提供用于由显示器呈现的第一用户界面；通过第一用户界面接收第二场景的第二输入；响应于接收到第二输入，通过在电网的虚拟模型中对第二输入进行建模来对执行第二场景的第二模拟；以及提供用于由显示器呈现的更新的第二用户界面，更新的第二用户界面包括与第二模拟的结果相比较的第一模拟的结果的一个或多个可视化。

28、这些和其他实施例可以单独地或以任何组合包括以下特征。在一些实施方式中，显示器包括第一显示器。该方法包括通过呈现在第二显示器上的用户界面接收第三场景的第三输入；通过在电网的虚拟模型中对第三场景的第三输入进行建模来执行第三模拟；以及提供用于由所述第一显示器呈现的第二用户界面，所述第二用户界面包括与第三模拟的结果相比较的第一模拟的结果的一个或多个可视化。

29、在一些实施方式中，该方法包括：通过呈现在第二显示器上的第二用户界面接收第三场景的第三输入；通过在电网的虚拟模型中对第三场景的第三输入进行建模来执行第三模拟；以及修改用户界面以包括描绘与第三模拟的结果相比较的第一模拟的结果的一个或多个可视化的图形。

30、在一些实施方式中，第一场景包括特定电网配置，并且执行第一场景的第一模拟包括：调整电网的虚拟模型以表示特定电网配置；以及在各种模拟的条件下确定调整的电网的虚拟模型的特性。

31、在一些实施方式中，特定电网配置包括添加或移除的电源、升级的资产或添加或移除的连接中的至少一个。

32、在一些实施方式中，各种模拟条件包括各种环境条件或各种负载条件中的至少一个。

33、在一些实施方式中，第一场景包括特定条件，并且执行第一场景的第一模拟包括：调整电网的虚拟模型以表示特定条件；以及在各种模拟的电网配置中确定调整的电网的虚拟模型的特性。

34、在一些实施方式中，特定条件包括特定环境条件或特定负载条件中的至少一个。

35、在一些实施方式中，各种模拟电网配置包括添加和移除的电源、升级的资产或添加或移除的连接中的至少一个。

36、在一些实施方式中，第一输入包括对电网第一提议的修改；通过在电网的虚拟模型中对第一输入进行建模来执行第一场景的第一模拟包括：对第一输入中包括的地理位置和时间尺度执行基线模拟，并且第一模拟的结果包括第一提议的修改对基线模拟的结果的影响。

37、在一些实施方式中，第二输入包括与第一提议的修改不同的对电网第二提议的修改，并且第二模拟的结果包括第二提议的修改对基线模拟的结果的影响。

38、在一些实施方式中，该方法包括：对输入中包括的地理位置和时间尺度的基线场景执行模拟。用户界面包括描绘与基线场景的模拟结果相比较的第一场景的模拟结果的一个或多个可视化的图形。

39、在一些实施方式中，该方法包括：使用规则集来评估第一输入和第二输入；以及显示第一输入或第二输入违反规则集中的至少一个规则的通知。

40、在一些实施方式中，规则集中包括的每个规则包括法律、法规、设备限制、操作限制或工业标准中的至少一个。

41、在一些实施方式中，电网的虚拟模型包括真实世界电网资产的虚拟模型。

42、在一些实施方式中，地理位置包括真实世界电网的所选馈线的位置。

43、在一些实施方式中，该方法包括：响应于接收到第一场景的输入，访问电网的虚拟模型，虚拟模型包括多个不同的模型配置；以及基于第一场景的输入，选择(i)包括模拟的分辨率和尺度的模拟模式以及(ii)多个不同模型配置中的一个。执行第一场景的模拟包括：使用选择的模型配置在选择的模拟模式中执行模拟。

44、本说明书中描述的主题可以在各种实施例中实现，并且可以产生以下技术优点中的一个或多个。

45、公开的技术可以用于将与电网投资决策相关的大量因素统一到单个动态界面中，通过该界面，底层数据可以在不同的模拟引擎和分析工具上共享，这些模拟引擎和分析工具可以在物理、财务、环境和监管领域中实现。

46、公开的技术可以同时分析多个电网投资方案并在比较视图中共享和对比，该比较视图可以包括表视图或图表中的数据可视化。可视化可以提供指示不同的电网规划决策将如何提供不同的财务和非财务回报(financial and non-financial return)的信息。可以呈现比较视图，其示出关于环境、可靠性和监管影响的场景之间的差异。界面可以动态地返回结果，使得用户能够调整评估参数和假设，并且看到几乎立即返回的更新的结果。然后可以以各种文件格式直接与其他用户共享结果。

47、利用公开的技术执行的模拟可以包括瞬态级别以及数年或数十年的时间尺度两者的细节。模拟可以覆盖非常短的时间段以分析短期效应，诸如峰值需求行为。模拟还可以覆盖非常长的时间段以分析长期影响，诸如累积排放和长期财务回报。公开的模拟系统可以捕获资产在其典型寿命期间的行为。

48、公开的技术提供了一种用户友好的设计工具，其可以用于配置多个新的电网配置。新的配置可以包括对电网提议的物理改变、对非物理模型输入的改变(诸如假设的负载增长场景)或两者。

49、公开的技术可以用于预测潜在的新配置的行为，其准确地将物理电网变化归因于对电网的一系列影响。可以评估例如功率流、操作成本、利用率、排放影响、遵守监管要求、火灾风险等的特性效果。

50、模拟系统可以包括用于相关现有输入的api，其摄取(ingest)来自各种源的输入，例如iot启用的数据集、监管报告、oem、负载/发电和天气预报、成本假设、分布式能源(der)的灵活性参数/时间表和需求响应，以及弹性参数，例如资产的允许停机时间。

51、模拟系统可以实现机器学习模型以预测负载模式、发电、天气、成本预测和der行为，以通知前瞻性模拟。机器学习还可以基于历史停电(outage)和设备寿命周期数据来预测维护要求和停机时间。

52、模拟系统可以例如基于历史电网(power grid)数据在模拟的时间段内在各种动态电网操作条件下执行快速模拟。模拟可以包括在离散时间间隔内(例如，在模拟的年的每小时内)的预测的操作条件。

53、模拟系统的附加技术优点包括在各种预测的负载条件下模拟电网的操作的能力，包括由于诸如季节效应、日历效应和一天中的时间效应的因素引起的变化。模拟系统可以模拟电网的多个位置处的操作。模拟系统可以在延长的模拟的时间段内模拟多个位置处的各种电气操作特性，例如电流、电压、功率因数、负载等。

54、模拟系统可以对完整的输电和配电系统进行建模，包括电网组件的电气特性、有源负载和发电机及其相关联的预测行为，以及集中和分布式控制。电网模型可以实现在任何感兴趣的时间尺度(例如，从纳秒到年)上和任何感兴趣的地理区域(例如，从厘米到数千千米)上的模拟。

55、上述方面的其他实施方式包括对应的系统、装置和计算机程序，其被配置为执行编码在计算机存储设备上的方法的动作。在附图和下面的描述中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节。根据说明书、附图和权利要求，主题的其他特征、方面和优点将变得显而易见。