一种基于大数据的电网区域负荷预测系统及方法与流程

1.本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于大数据的电网区域负荷预测系统及方法。


背景技术：

2.伴随着经济的发展和生活水平的提高，电力负荷经过一段时间的快速增长，进入低速平缓的增长阶段，直至达到极大值，此时所对应的负荷即为饱和负荷。饱和负荷是城市电网规划中确定电网发展最终规模的最关键的指标，是影响城市电网未来健康发展的重要因素。为了提高城市电力规划的系统性、科学性和有效性，指导并促进城市电力工业的持续快速发展，超前规划变电站布点和线路走廊，并与城市的各项建设协调发展，必须实现对城市饱和负荷的有效预测。
3.现有的电网负荷预测对于新能源的发电因素考虑较少，由于新能源供电不稳定，无法加入到负荷预测的模型中，因此，现有的电网负荷预测方法都没有考虑新能源供电的因素。
4.例如，中国专利cn201710935032.4公开了配电网负荷预测的方法及系统。基于改进的深度信念网络负荷预测模型，先通过dbn逐层进行无监督训练得到网络参数初始值，再进一步进行有监督训练得到网络参数的全局最优解，既克服了负荷预测模型的训练速度慢的问题，同时还能够得到较好的参数初始值，提升负荷预测模型的建模能力；但是该申请的预测算法中，依然没有加入新能源的供电因子作为模型的输入，使得电网的负荷预测准确度较低。


技术实现要素：

5.本发明主要解决现有的技术中对电网的负荷预测准确度低的问题；提供一种基于大数据的电网区域负荷预测系统及方法，综合考虑新能源供电因素和环境因素引起的负荷变化，结合历史负荷曲线，实现电网负荷的准确预测。
6.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于大数据的电网区域负荷预测系统，包括新能源站监控系统，用于监测新能源发电站的发电信息以及设备状态信息，将监测到的发电信息和设备状态信息传递给中央处理模块；并网波动指示器，安装在新能源线和电网母线的并网连接处，用于检测新能源并网后的波动信息，与中央处理模块连接；气象感知模块，采集气象信息，包括天气状况、温度信息和风力信息，与中央处理模块连接；中央处理模块，获取气象信息、新能源站出力负荷、电网波动状态以及结合历史负荷曲线进行负荷预测。通过新能源站监控系统对新能源发电站的发电量和设备状态进行实时监测，对电网负荷进行预测时综合考虑新能源的供电负荷，提高负荷预测的准确度，对设备状态进行监测有效防止设备损坏导致的负荷波动问题，综合考虑进行负荷预测，使得预测结果更加符合实际，通过并网波动指示器进行新能源并网后的波动指示，综合考虑新能源对电网的负荷影响，对于不同波动程度的新能源可进行有效剔除或根据波动影响
进行提前消除，防止电网波动超出电网质量下降。
7.作为优选，所述的新能源站监控系统包括光伏电站监控系统和风力电站监控系统，所述光伏电站监控系统和风力电站监控系统上传监测数据时同时上传电站的经纬度信息。通过经纬度信息可以对分布式的新能源电站进行有效定位。
8.作为优选，所述的光伏电站监控系统包括：数据采集模块，用于实时采集光伏电站的数据信息，通过加密模块进行数据加密后，以第一数据包的形式将光伏电站的数据信息传递给服务器；环境监测模块，用于实时监测光伏电站的环境信息，以周期t的频率通过第二数据包的形式将环境信息传递给控制器；嗅探器，设置在光伏电站内，用于截取数据采集模块发出的第一数据包和环境监测模块发出的第二数据包，对第一数据包进行数据解析，判断第一数据包是否成功被加密并向服务器传递判断结果，对第二数据包进行数据解析，得到第二数据包内的环境信息，根据存储器内存储的历史数据对环境信息进行标记，将第二数据包内的环境信息以及标记后的环境信息以t/2周期的频率传递给控制器；控制器，接收数据采集模块的数据信息，并在嗅探器传递的判断结果为是时，对第一数据包进行数据解析，当嗅探器传递的判断结果为否时，发出指令给数据采集模块重新发送光伏电站的数据信息，接收环境监测模块传递的环境信息，并与嗅探器传递的环境信息进行比对，在比对结果一致时保留标记后的环境信息，否则，发出指令给环境监测模块重新上传环境信息，根据光伏电站的数据信息和标记后的环境信息生成光伏电站的运行指标数据，控制器将光伏电站的运行指标数据、光伏电站的数据信息和标记后的环境信息传递给中央处理模块。通过加密模块对光伏电站的数据信息进行加密，加密后的数据包即使被窃取也无法被解密，提高了传输信息的安全保障，设置嗅探器，对传输数据进行截取，模拟数据窃取的过程和方式，同时，对传输信息进行验证和检测，保证控制器收到的数据是完整的，提高数据传输的可靠性。
9.作为优选，还包括计时模块，所述计时模块与数据采集模块连接，当数据采集模块采集一次数据时进行计时，并将计时信息发送给加密模块和控制器。通过计时模块进行计时，用于加密的同时，方便进行信息查看和信息回溯。
10.作为优选，所述的加密模块进行数据加密的方法为：根据计时模块的计时信息，在数据包的报头加入时间戳进行数据包加密。采用时间戳进行加密时，将时间戳的时、分、秒进行数字相加，得到数字l，将十进制的数字l转换为二进制字符串，根据转换后的二进制字符串进行数据包的加密。
11.作为优选，所述的并网波动指示器包括壳体、电流互感器、动作弹簧、导轨、滑块、高压指示装置和低压指示装置，所述壳体安装在并网线路上，所述滑块通过安装在壳体底部的导轨与壳体滑动连接，所述滑块的两侧设置有高压安全腔和低压安全腔，所述高压安全腔和低压安全腔靠近滑块的一侧均设置有与导轨滑动连接的活动板，所述高压指示装置安装在高压安全腔内，所述低压指示装置安装在低压安全腔内，所述电流互感器用于采集并网线路上的电流，所述动作弹簧的一端与电流互感器连接，所述动作弹簧的另一端与滑块连接。弹簧具有通电压缩的性质，在安装弹簧时，根据安装位置的常用电流大小，对弹簧进行预压缩，电网电压波动电压增大时，电流互感器采集的电流增大，动作弹簧进行进一步收缩，压缩高压安装腔内的高压指示装置，电网电压波动电压减小时，电流互感器采集的电流变小，动作弹簧进行一定程度的回复，挤压低压安装腔内的低压指示装置。
12.作为优选，所述的高压指示装置和低压指示装置均包括液位计、导液管和柔性球，所述高压安全腔和低压安全腔内均设置有隔板，所述柔性球安装在隔板上，与活动板抵接，所述液位计安装在隔板另一侧，所述隔板开有通孔，所述导液管的一端与液位计连接，所述导液管的另一端穿过通孔与柔性球连接。通过柔性球被挤压后，柔性球内压强变大，通过导液管挤压液体，液位计显示的液位高度产生变化，电压波动平复后，动作弹簧复位，活动板复位，柔性球慢慢回复，液位计显示的液位回到原位，柔性球中也可以填充与液位计相同的液体，液位计可以采用电子液位计或增加摄像头进行液位读取，并传递给中央处理模块。
13.本发明还提供一种基于大数据的电网区域负荷预测方法，包括以下步骤：
14.s1：通过新能源站监控系统获得新能源发电信息，得到新能源供电负荷y；
15.s2：通过并网波动指示器获得新能源并网波动系统δ；
16.s3：通过气象感知模块获得影响电网负荷的天气系数l和温度系数k；
17.s4：中央处理模块调取电网历史负荷信息，采用负荷预测函数进行电网负荷预测。综合考虑影响电网负荷的新能源发电因素、电压波动影响、天气因素和温度因素，提高电网负荷预测的准确度。
18.本发明的有益效果是：通过新能源站监控系统对新能源发电站的发电量和设备状态进行实时监测，对电网负荷进行预测时综合考虑新能源的供电负荷，提高负荷预测的准确度，对设备状态进行监测有效防止设备损坏导致的负荷波动问题，综合考虑进行负荷预测，使得预测结果更加符合实际，通过并网波动指示器进行新能源并网后的波动指示，综合考虑新能源对电网的负荷影响，对于不同波动程度的新能源可进行有效剔除或根据波动影响进行提前消除，防止电网波动超出电网质量下降，综合考虑影响电网负荷的新能源发电因素、电压波动影响、天气因素和温度因素，提高电网负荷预测的准确度。
附图说明
19.图1是本发明实施例的负荷预测系统的结构框图。
20.图2是本发明实施例的并网波动指示器的结构示意图。
21.图中1、新能源站监控系统，2、并网波动指示器，3、气象感知模块，4、中央处理模块，5、壳体，6、电流互感器，7、动作弹簧，8、导轨，9、滑块，10、低压安装腔，11、高压安全腔，12、液位计，13、柔性球，14、导液管，15、隔板，16、活动板。
具体实施方式
22.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本发明的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定
实施例，而并非旨在限制本发明。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。应当进一步理解，此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
27.实施例：一种基于大数据的电网区域负荷预测系统，如图1所示，包括新能源站监控系统1、并网波动指示器2、气象感知模块3和中央处理模块4，新能源站监控系统、并网波动指示器和气象感知模块均和中央处理模块连接。
28.其中，新能源站监控系统1，用于监测新能源发电站的发电信息以及设备状态信息，将监测到的发电信息和设备状态信息传递给中央处理模块；包括光伏电站监控系统和风力电站监控系统，光伏电站监控系统和风力电站监控系统上传监测数据时同时上传电站的经纬度信息。
29.光伏电站监控系统包括：数据采集模块，用于实时采集光伏电站的数据信息，通过加密模块进行数据加密后，以第一数据包的形式将光伏电站的数据信息传递给服务器；环境监测模块，用于实时监测光伏电站的环境信息，以周期t的频率通过第二数据包的形式将环境信息传递给控制器；嗅探器，设置在光伏电站内，用于截取数据采集模块发出的第一数据包和环境监测模块发出的第二数据包，对第一数据包进行数据解析，判断第一数据包是否成功被加密并向服务器传递判断结果，对第二数据包进行数据解析，得到第二数据包内的环境信息，根据存储器内存储的历史数据对环境信息进行标记，将第二数据包内的环境信息以及标记后的环境信息以t/2周期的频率传递给控制器；控制器，接收数据采集模块的数据信息，并在嗅探器传递的判断结果为是时，对第一数据包进行数据解析，当嗅探器传递的判断结果为否时，发出指令给数据采集模块重新发送光伏电站的数据信息，接收环境监测模块传递的环境信息，并与嗅探器传递的环境信息进行比对，在比对结果一致时保留标
记后的环境信息，否则，发出指令给环境监测模块重新上传环境信息，根据光伏电站的数据信息和标记后的环境信息生成光伏电站的运行指标数据，控制器将光伏电站的运行指标数据、光伏电站的数据信息和标记后的环境信息传递给中央处理模块。
30.数据采集模块包括第一温度传感器、电压采集模块、电流采集模块、检修信息存储器、声波发生器和录音装置，其中，第一温度传感器用于采集光伏设备的温度信息，电压采集模块和电流采集模块用于采集光伏电站的发电功率，光伏设备每次检修后，检修人员将检修信息记录在检修信息存储器中，通过检修信息和设备信号以及设备使用时长进行设备使用寿命预测，在光伏组件的安装部设置有旋转组件，旋转组件带动光伏组件进行转动，旋转组件带有联网校时装置，通过联网校时装置控制旋转组件旋转，使得光伏组件随太阳的运转而转动，接收更多的太阳光，通过声波发生器发送声波，对光伏组件的转动进行检测，录音装置进行声波接收，根据声波的发出时间和接收时间判断光伏组件是否正常转动。
31.具体的，每天的上午6点为光伏组件转动的起始位，下午18点为光伏组件的转动终点，当联网校时装置时间达到18点时，控制旋转组件反向转动，使得光伏组件缓慢复位。
32.环境监测模块包括第二温度传感器、气象仪和土壤检测仪，通过第二温度传感器检测环境温度信息，通过气象仪检测气象信息，通过土壤检测仪检测土壤信息，通过环境温度信息和气象信息，判断光伏设备能产生的发电量，结合数据采集模块采集的光伏电站的发电量信息，进行光伏设备故障判断，通过土壤信息，对光伏电站的地面土壤进行检查，防止出现塌方等故障，同时根据土壤状态，可反馈接地设备的振动情况，提高光伏电站监测的全面性。
33.通过嗅探器对第一数据包进行解析，若第一数据包成功被解析则第一数据包没有被加密，嗅探器反馈给服务器，服务器通过相关人员对加密模块进行检修处理，当第一数据包无法被嗅探器进行数据解析时，则证明第一数据包成功被加密，即使中途被他人获取，也不会产生信息泄露的风险，提高了信息传输的安全性，通过，嗅探器对环境监测模块传递的第二数据包进行截取，服务器通过比对后确认数据传输的完整性，通过不同周期的频率进行数据发送，确保接收的数据没有被中途更改。
34.本实施例中还设置计时模块，计时模块与数据采集模块连接，当数据采集模块采集一次数据时进行计时，并将计时信息发送给加密模块和服务器，加密模块进行数据加密的方法为：根据计时模块的计时信息，在数据包的报头加入时间戳进行数据包加密。
35.如图2所示，并网波动指示器包括壳体5、电流互感器6、动作弹簧7、导轨8、滑块9、高压指示装置和低压指示装置，壳体安装在并网线路上，滑块通过安装在壳体底部的导轨与壳体滑动连接，滑块的两侧设置有高压安全腔11和低压安全腔10，高压安全腔和低压安全腔靠近滑块的一侧均设置有与导轨滑动连接的活动板16，高压指示装置安装在高压安全腔内，低压指示装置安装在低压安全腔内，电流互感器用于采集并网线路上的电流，动作弹簧的一端与电流互感器连接，动作弹簧的另一端与滑块连接，高压指示装置和低压指示装置均包括液位计12、导液管14和柔性球13，高压安全腔和低压安全腔内均设置有隔板15，柔性球安装在隔板上，与活动板抵接，液位计安装在隔板另一侧，隔板开有通孔，导液管的一端与液位计连接，导液管的另一端穿过通孔与柔性球连接；弹簧具有通电压缩的性质，在安装弹簧时，根据安装位置的常用电流大小，对弹簧进行预压缩，电网电压波动电压增大时，电流互感器采集的电流增大，动作弹簧进行进一步收缩，压缩高压安装腔内的高压指示装
置，电网电压波动电压减小时，电流互感器采集的电流变小，动作弹簧进行一定程度的回复，挤压低压安装腔内的低压指示装置，柔性球被挤压后，柔性球内压强变大，通过导液管挤压液体，液位计显示的液位高度产生变化，电压波动平复后，动作弹簧复位，活动板复位，柔性球慢慢回复，液位计显示的液位回到原位，柔性球中也可以填充与液位计相同的液体，液位计可以采用电子液位计或增加摄像头进行液位读取，并传递给中央处理模块。
36.本发明还提供一种基于大数据的电网区域负荷预测方法，包括以下步骤：
37.s1：通过新能源站监控系统获得新能源发电信息，得到新能源供电负荷y；
38.s2：通过并网波动指示器获得新能源并网波动系统δ；
39.s3：通过气象感知模块获得影响电网负荷的天气系数l和温度系数k；
40.s4：中央处理模块调取电网历史负荷信息，采用负荷预测函数进行电网负荷预测。
41.其预测函数为fn＝f
x
×
l
×k±y×
δ，其中fn为电网负荷预测值，f
x
为历史工作日负荷。
42.本发明通过新能源站监控系统对新能源发电站的发电量和设备状态进行实时监测，对电网负荷进行预测时综合考虑新能源的供电负荷，提高负荷预测的准确度，对设备状态进行监测有效防止设备损坏导致的负荷波动问题，综合考虑进行负荷预测，使得预测结果更加符合实际，通过并网波动指示器进行新能源并网后的波动指示，综合考虑新能源对电网的负荷影响，对于不同波动程度的新能源可进行有效剔除或根据波动影响进行提前消除，防止电网波动超出电网质量下降，综合考虑影响电网负荷的新能源发电因素、电压波动影响、天气因素和温度因素，提高电网负荷预测的准确度。
43.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。