智能配电系统及方法

智能配电系统及方法
1.技术领域
2.本发明涉及配电信息化技术领域，更具体地说，它涉及智能配电系统。


背景技术：

3.智能配电系统是按用户的需求，遵循配电系统的标准规范而二次开发的一套具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点的适用于低压配电系统的电能管理系统；智能配电系统集面向对象技术、组件技术、网络技术、互联网技术、数据库技术、可视化技术、中间件技术、智能电器技术、抗干扰技术、可靠性技术和跨平台技术于一体；现有技术中的智能配电系统能够通过自动化的开关或断路器等电网设备来远程以及自动化的进行线路负载的转移，但是对于一些还未完全实现自动化的线路来说需要进行人工操作，人工操作缺乏规划，而且操作之后容易出现供电问题。
4.

技术实现要素：

5.本发明提供一种智能配电系统，解决相关技术中人工操作缺乏规划的技术问题。
6.根据本发明的一个方面，提供了一种智能配电系统，包括停电操作审查管理服务器、配电自动化系统和配电自动化通信网络，配电自动化系统通过配电自动化通信网络连接到配电网络上的设备，配电自动化系统与配电网络的设备之间通过配电自动化通信网络发送和接收信息，配电自动化系统包括变电站操作服务器和配电自动化服务器，变电站操作服务器和配电自动化服务器均连接变电站操作信息数据库、配电系统连接信息数据库和区段负载数据库，变电站操作服务器包括执行变电站设施的操作的变电站自动化系统；配电自动化服务器通过配电自动化通信网络收集配电网络的设备的开关状态和电力信息从而监控配电网络的当前状态和负载，电力信息至少包括电压信息和电流信息。
7.配电自动化服务器通过配电自动化通信网络向配电线路终端设备和配电线路开关设备发送控制指令。通过配电线路开关设备根据工作过载和故障进行更换供电线路和负载转移。
8.配电自动化服务器包括用于向配电线路终端设备和配电线路开关设备发送控制指令的配电自动化主服务器，以及用于存储配电系统信息和历史信息等的配电自动化历史服务器。
9.变电站操作信息数据库存储和管理变电站负载信息、变电站系统信息和变电站断路器操作信息。
10.配电系统连接信息数据库存储和管理配电系统连接线路信息和变压器容量信息。
11.区段负载数据库存储和管理自动开关设备负载电流信息、每小时负载电流信息、
最大负载信息、最小负载信息和平均负载信息；停电操作审查管理服务器包括区间负载计算单元、停电作业区间设置单元、备用线设置单元、工作流程设置单元、模拟执行单元和操作单生成单元，其中，区间负载计算单元用于预测作业预定日期和时间的区间负载；停电作业区间设置单元用于将停电作业区间设定为配电线路中包含手动开关的最小区间；备用线设置单元用于确定停电作业区间的备用线；工作流程设置单元为停电作业区间确定作业步骤；模拟执行单元根据确定的作业步骤进行模拟；操作单生成单元通过将模拟结果反映在确定的作业步骤中来生成操作单。
12.所述智能配电系统还包括连接到停电操作审查管理服务器并向用户提供用于系统监视和控制的接口的用户终端。
13.所述区间负载计算单元基于统计数据预测预定作业日期和时间的区间负载，统计数据包括按季节的历史负载、按天气情况的历史负载和按时间的历史负载。
14.所述区间负载计算单元基于统计数据综合浮动倍率来计算手动开关的区间负载。
15.进一步地，选择同一时段、同一季节、同一天气的一个历史负载作为基础，以温度作为变量，浮动倍率=|（t
‑
30）/（t
‑
30）+（t
‑
10）/（t
‑
10）|，其中t为历史负载的温度，t为作业预定日期和时间的温度。
16.所述停电作业区间设置单元在电力系统单线图中设置配电线路停电作业区间。
17.所述备用线路设置单元根据停电区间的信息来搜索用于转移负载的备用线路，确定一条或多条备用线路，从所确定的一条或多条备用线路中自动选择一条备用线路。
18.进一步地，所述备用线路设置单元根据停电区间的信息和设定的优先级来搜索用于转移负载的备用线路；第一优先级，备用线设置单元在作业区间所在的供电环网中搜索备用线路；第二优先级，备用线设置单元在作业区间所在的供电环网之外的线路中搜索不需要转移整个负载的备用线路。
19.第三优先级，备用线设置单元在作业区间所在的供电环网之外的线路中搜索转移整个负载的备用线路。
20.进一步地，所述配电自动化系统还包括道路照明控制服务器，道路照明控制服务器连接图像采集单元，图像采集单元用于拍摄照明灯下的道路的车辆的图像，道路照明控制服务器包括车辆追踪单元，车辆追踪单元连接车辆追踪数据库，车辆追踪数据库用于存储交通道路图，交通道路图上包括多条路段和路段交叉形成的路口；车辆追踪单元用于追踪车辆的行驶路线，车辆追踪单元的追踪包括：选择一个拍摄到车辆的图像的图像采集单元作为起点图像采集单元，将该车辆作为追踪目标；根据起点图像采集单元拍摄的车辆的图像判断追踪目标的行驶方向，进而判断追踪目标可能驶入的路段，向追踪目标可能驶入的路段上的照明灯发送控制指令控制照明灯打开；选择追踪目标可能驶入的路段终点的路口的照明灯的图像采集单元作为终点图
像采集单元，选择拍摄到与起点图像采集单元拍摄的车辆的图像相同的车辆的图像的终点图像采集单元作为新的起点图像采集单元，直到不存在新的起点图像采集单元，则终止追踪；判断终点图像采集单元拍摄的车辆的图像与起点图像采集单元拍摄的车辆的图像是否相同的方法是：将终点图像采集单元拍摄到的车辆的图像与起点图像采集单元拍摄的车辆的图像进行图像相似度计算，如果图像相似度超过设定的阈值则判断终点图像采集单元拍摄的车辆的图像与起点图像采集单元拍摄的车辆的图像相同，否则判断不相同。
21.根据本发明的一个方面，提供了智能配电系统的配电方法，包括以下步骤：步骤s1，区间负载计算单元预测预定作业日期和时间的区间负载；步骤s2，区间负载计算单元使用预测的预定作业日期和时间的区间负载来计算手动开关的区间负载；步骤s3，停电作业区间设置单元设置包括手动开关的配电线路的停电作业区间；步骤s4，工作流程设置单元确定停电作业区间的作业步骤；步骤s5，模拟执行单元使用确定的作业步骤进行仿真模拟；步骤s6，操作单生成单元通过作业步骤和模拟结果编写操作单。
22.进一步地，所述模拟执行单元仿真模拟的结果反馈到工作流程设置单元，工作流程设置单元基于模拟执行单元仿真模拟的结果修改停电作业区间的作业步骤之后由模拟执行单元重新进行仿真模拟。
23.本发明的有益效果在于：本发明能够预先的对线路负载的转移进行规划和计划，能够结合仿真模拟排除人工操作过程中可能出现的问题，提高线路负载转移的速度。
附图说明
24.图1是本发明实施例的智能配电系统的模块示意图；图2是本发明实施例的停电操作审查管理服务器的模块图；图3是本发明实施例的配电自动化系统的模块示意图一；图4是本发明实施例的配电网络的简化示意图；图5是本发明实施例的智能配电系统的配电方法的流程图；图6是本发明实施例的配电自动化系统的模块示意图二；图7是本发明实施例的起点图像采集单元拍摄的车辆的图像判断车辆为直行的示意图；图8是本发明实施例的起点图像采集单元拍摄的车辆的图像判断车辆为左转的示意图；图9是本发明实施例的起点图像采集单元拍摄的车辆的图像判断车辆为直行或右转的示意图。
25.图中：停电操作审查管理服务器100、配电自动化系统200、配电自动化通信网络300、配电网络400、用户终端500、区间负载计算单元110、停电作业区间设置单元120、备用线设置单元130、工作流程设置单元140、模拟执行单元150、操作单生成单元160、变电站操
作服务器210、变电站操作信息数据库220、配电自动化服务器230、配电系统连接信息数据库240、区段负载数据库250、路照明控制服务器260、车辆追踪数据库270、变电站断路器410、变电站终端设备420配电线路断路器430、配电线路开关440、配电线路终端设备450、照明灯500、图像采集单元600、a段道路801、b段道路802、c段道路803、d段道路804。
26.具体实施方式
27.现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。例如，所描述的方法可以按照与所描述的顺序不同的顺序来执行，以及各个步骤可以被添加、省略或者组合。另外，相对一些示例所描述的特征在其它例子中也可以进行组合。
28.如图4所示，提供一种配电网络400的简化示意图，配电网络400包括配电线路断路器430、配电线路开关440、配电线路终端设备450、变电站、连接到变电站的变电站断路器410，变电站包括变电站终端设备420。上述的设备可以自动或手动操作，并且设备与设备之间可以通过线路连接。
29.如图1
‑
图3所示，智能配电系统，包括停电操作审查管理服务器100、配电自动化系统200和配电自动化通信网络300；智能配电系统还包括连接到停电操作审查管理服务器100并向用户提供用于系统监视和控制的接口的各种用户终端500。
30.停电操作审查管理服务器100从配电自动化系统200获取各种必要信息，预先模拟停电任务转移操作，并通过反映结果写入工作指令。具体地，停电操作审查管理服务器100利用配电系统信息、变电站系统信息、变压器容量信息等预测调度工作日的负载、手动开关段负载和变电站间联动时的回路电流。
31.配电自动化系统200通过配电自动化通信网络300连接到配电网络400上的设备，配电网络400上的设包括前述的变电站断路器410、变电站终端设备420、配电线路断路器430、配电线路开关440设备和配电线路终端设备450；配电自动化系统200与配电网络400的设备之间通过配电自动化通信网络300发送和接收信息。
32.配电自动化系统200包括变电站操作服务器210和配电自动化服务器230，变电站操作服务器210和配电自动化服务器230均连接变电站操作信息数据库220、配电系统连接信息数据库240和区段负载数据库250。
33.变电站操作服务器210包括执行变电站设施的操作的变电站自动化系统(scada)和存储系统信息和负载信息等的变电站操作结果管理系统。
34.配电自动化服务器230通过配电自动化通信网络300收集配电网络400的设备的开关状态和电力信息从而监控配电网络400的当前状态和负载，电力信息至少包括电压信息和电流信息。
35.配电自动化服务器230通过配电自动化通信网络300向配电线路终端设备450和配
电线路开关440设备发送控制指令。通过配电线路开关440设备根据工作过载和故障进行更换供电线路和负载转移。
36.配电自动化服务器230包括用于向配电线路终端设备450和配电线路开关440设备发送控制指令的配电自动化主服务器，以及用于存储配电系统信息和历史信息等的配电自动化历史服务器。
37.变电站操作信息数据库220存储和管理变电站负载信息、变电站系统信息和变电站断路器410操作信息。
38.配电系统连接信息数据库240存储和管理配电系统连接线路信息和变压器容量信息。
39.区段负载数据库250存储和管理自动开关设备负载电流信息、每小时负载电流信息、最大负载信息、最小负载信息和平均负载信息。
40.用户终端500向参与停电操作的各个用户提供必要的操作管理界面。用户包括电力管理部门、电力维护部门和用电终端用户；停电操作审查管理服务器100包括区间负载计算单元110、停电作业区间设置单元120、备用线设置单元130、工作流程设置单元140、模拟执行单元150和操作单生成单元160，其中，区间负载计算单元110预测作业预定日期和时间的区间负载，并使用该区间负载来计算手动开关的区间负载。
41.具体地，区间负载计算单元110基于统计数据预测预定作业日期和时间的区间负载。统计数据包括按季节的历史负载、按日的历史负载、按昼夜的历史负载、按天气情况的历史负载和按时间的历史负载。
42.区间负载计算单元110基于统计数据综合浮动倍率来计算手动开关的区间负载；例如选择同一时段、同一季节的一个历史负载作为基础，历史负载的天气为晴天，作业预定日期和时间的日期为阴天，则浮动倍率大于，可以将浮动倍率设置为1.2；例如选择同一时段、同一季节、同一天气的一个历史负载作为基础，以温度作为变量，浮动倍率=|（t
‑
30）/（t
‑
30）+（t
‑
10）/（t
‑
10）|，其中t为历史负载的温度，t为作业预定日期和时间的温度；停电作业区间设置单元120用于将停电作业区间设定为配电线路中包含手动开关的最小区间。
43.停电作业区间设置单元120在电力系统单线图中设置配电线路停电作业区间。停电作业区间设置指定为包括手动开关设备在内的最小作业区间，当指定线路的特定段为停电作业区间时，搜索到的线路信息显示在用于显示电力系统单线图的屏幕上。屏幕上显示的线路信息可以包括停电作业区间的id、线路名称、停电作业区间的电源侧开关设备和负载侧开关设备。
44.备用线设置单元130用于确定停电作业区间的备用线。
45.备用线路设置单元通过使用关于停电作业区间的信息，根据停电区间的信息来搜索用于转移负载的备用线路。
46.在搜索备用线路时，根据优先级确定一条或多条备用线路。此外，从所确定的一条或多条备用线路中自动选择一条备用线路，或者可以由电力运维人员选择一条备用线路。
47.例如，第一优先级，备用线设置单元130在作业区间所在的供电环网中搜索备用线路；第二优先级，备用线设置单元130在作业区间所在的供电环网之外的线路中搜索不需要转移整个负载的备用线路。
48.第三优先级，备用线设置单元130在作业区间所在的供电环网之外的线路中搜索转移整个负载的备用线路。
49.工作流程设置单元140为停电作业区间确定作业步骤。
50.决定作业步骤的方法可以考虑线路运行的效率。具体地，工作流程设置单元140以最小化操作次数、负载平均化或负载最小化的这三个标准确定最佳工作流程。
51.还可以通过为上述的三个标准设置不同的权重来设置作业步骤。
52.进一步，工作流程设置单元140还用于在导出的作业步骤中设备操作失败的情况下加入手动切换的操作。以及工作完成后按相反顺序进行的还原作业步骤。
53.首先计算停电作业区间的负载。此后，确定是否存在用于包括传输段的停电作业段的备用线路，如果有备用线路，则需要确定是否存在过载。如果没有备用线路或者有过载，则确定不能进行传输，并且终止操作。如果有备用线路并且没有过载，则计算还原作业步骤。
54.将开关设备连接到备用线路。
55.如果断路器跳闸，则手动切换操作。如果断路器未跳闸，则在停电期间断开负载侧开关设备。当停电作业区间负载侧开关柜的分闸正常终止时，停电作业区间电力侧开关柜分闸，若未正常结束，则手动切换操作。当停电区间的电源侧开关设备的打开正常终止时，操作终止，如果没有正常终止，则手动切换操作；模拟执行单元150根据确定的作业步骤进行模拟。模拟执行单元150可以在屏幕上显示执行结果（成功或失败），并且可以针对作业步骤的每个步骤单独执行。
56.操作单生成单元160通过将模拟结果反映在确定的作业步骤中来生成操作单。此外，操作单生成单元160为电力运维人员提供额外编辑所生成操作单的工作细节的功能。
57.如图5所示，基于上述的智能配电系统提供一种智能配电系统的配电方法，包括以下步骤：步骤s1，区间负载计算单元110预测预定作业日期和时间的区间负载；步骤s2，区间负载计算单元110使用预测的预定作业日期和时间的区间负载来计算手动开关的区间负载；步骤s3，停电作业区间设置单元120设置包括手动开关的配电线路的停电作业区间；步骤s4，工作流程设置单元140确定停电作业区间的作业步骤；步骤s5，模拟执行单元150使用确定的作业步骤进行仿真模拟；模拟执行单元150仿真模拟的结果反馈到工作流程设置单元140，工作流程设置单元140基于模拟执行单元150仿真模拟的结果修改停电作业区间的作业步骤之后由模拟执行单元150重新进行仿真模拟；步骤s6，操作单生成单元160通过作业步骤和模拟结果编写操作单。
58.生成的操作单由电力运维人员在配电自动化服务器230上手动或自动执行。执行
结果可以被收集并通过用户终端500显示给电力运维人员。
59.由于普通居民用电为了保持稳定性一般都采用智能化的供电切换，本发明的智能配电系统主要应用于市政等用电电网，现有技术中道路照明供电存在以下的问题，设置于郊区等交通流量很少的地区的道路上的照明灯500存在利用率低的问题，导致电能的浪费，如图6所示，配电自动化系统200还包括道路照明控制服务器260，道路照明控制服务器260连接图像采集单元600，图像采集单元600用于拍摄照明灯500下的道路的车辆的图像，道路照明控制服务器260包括车辆追踪单元，车辆追踪单元连接车辆追踪数据库270，车辆追踪数据库270用于存储交通道路图，交通道路图上包括多条路段和路段交叉形成的路口；仅在交通道路图的路口位置的照明灯500上设置图像采集单元600；在本发明的实施例中，图像采集单元600可以采用各种摄像头或相机；车辆追踪单元用于追踪车辆的行驶路线，车辆追踪单元的追踪包括：选择一个拍摄到车辆的图像的图像采集单元600作为起点图像采集单元，将该车辆作为追踪目标；根据起点图像采集单元拍摄的车辆的图像判断追踪目标的行驶方向，进而判断追踪目标可能驶入的路段，向追踪目标可能驶入的路段上的照明灯500发送控制指令控制照明灯500打开。如果可能驶入的路段上的照明灯500已被打开则不再重复打开的操作。
60.选择追踪目标可能驶入的路段终点的路口的照明灯500的图像采集单元600作为终点图像采集单元，选择拍摄到与起点图像采集单元拍摄的车辆的图像相同的车辆的图像的终点图像采集单元作为新的起点图像采集单元，直到不存在新的起点图像采集单元，则终止追踪；判断终点图像采集单元拍摄的车辆的图像与起点图像采集单元拍摄的车辆的图像是否相同的方法是：将终点图像采集单元拍摄到的车辆的图像与起点图像采集单元拍摄的车辆的图像进行图像相似度计算，如果图像相似度超过设定的阈值则判断终点图像采集单元拍摄的车辆的图像与起点图像采集单元拍摄的车辆的图像相同，否则判断不相同。
61.可能存在起点图像采集单元同时拍摄到多个车辆的图像，将多个车辆分别作为追踪目标进行追踪。
62.追踪目标的行驶方向为两个以上时存在两个以上的可能驶入的路段，将追踪目标所有可能驶入的路段的终点的路口的照明灯500的图像采集单元600作为终点图像采集单元，并从中筛选能够作为新的起点图像采集单元的终点图像采集单元。
63.如图7所示，根据起点图像采集单元拍摄的车辆的图像中车辆的车头位置和道路上的指示线判断车辆的行驶方向为直行，车辆可能由a段道路801驶入b段道路802；如图8所示，根据起点图像采集单元拍摄的车辆的图像中车辆的车头位置和道路上的指示线判断车辆的行驶方向为左转，车辆可能驶入c段道路803；如图9所示，根据起点图像采集单元拍摄的车辆的图像中车辆的车头位置和道路上的指示线判断车辆的行驶方向为直行和右转，车辆可能驶入b段道路802和d段道路804；对于一个照明灯500已经打开的路段上，如果该路段两端的图像采集单元600在一段时间后均没有拍摄到车辆的图像，则关闭该路段上的照明灯500。
64.对于上述的道路照明控制服务器260，通过对车辆的行驶路径进行预测的方式来控制照明灯500的开关，能够减少交通流量很少的地区的道路上的照明灯500的电能浪费。
65.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本实施例各个实施例的方法。
66.本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
68.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
69.上面结合附图对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，在不脱离本实施例宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。