[发明专利]一种微电网能量管理系统和方法

摘要

发明公开了一种微电网能量管理系统，其包括：信息采集与数据预处理单元，将SCADA/PMU混合量测采集的信息，采用CIM模型结合历史断面管理，进行数据挖掘预处理；网络分析单元，用于在网络拓扑分析的基础上，实现基于混合量测的微电网状态估计，进行风险分析评估和灵敏度分析，实现故障威胁预警与报警，并采取相应的预防措施或者进行紧急控制；能量优化单元，用于根据微电网状态估计的信息，结合预报信息及系统运行分析，进行微电网的能量优化调度；同时本发明还提供一种采用上述系统进行微电网能量管理的方法。本发明进一步完善微电网能量管理系统的功能，提高微电网的系统安全性、供电可靠性、系统控制的精度和有效性。

主权项

一种微电网能量管理系统，其特征在于，其包括：信息采集与数据预处理单元，用于采集微电网各单元模拟量和开关量数据、天气信息、相量数据，以及相连电网的能量管理系统数据；结合CIM模型，管理微电网历史断面信息，进行数据挖掘预处理，为下一步的应用提供整合的模型、图形和参数；网络分析单元，用于结合所述整合的模型、图形和参数，进行基于混合量测的微电网状态估计，求取微电网状态变量；根据微电网状态变量以及控制变量，并结合微电网各单元设备的健康状态，进行风险分析评估和灵敏度分析，预测潜在的故障，量化消除潮流越限故障的调整因素；通过预警与报警模块，将危险、故障情况以声、光方式警示，并迅速地采取相应的预防措施或者进行紧急控制；所述混合量测包括SCADA量测和PMU量测；能量优化单元，用于根据所述微电网状态估计的信息，结合微电源发电预报、负荷预报、储能单元能量状态预报以及系统运行分析，进行微电网的能量流管理；其中，所述信息采集与数据预处理单元包括：SCADA模块，用于SCADA数据采集与监视控制，其中，所述SCADA数据采集包括微电网各单元模拟量和开关量、天气信息的采集，所述监视控制包括设备控制、测量、参数调节；PMU模块，用于相量数据的同步采集；所述相量数据包括配置相量测量装置的节点和输电线路的电压相量、电流相量；CIM模型，用于描述微电网各单元之间的关系及其逻辑结构，实现微电网能量管理系统内部以及不同能量管理系统之间的信息交换与共享；历史断面管理模块，用于基于所述SCADA模块采集的数据、PMU模块采集的相量数据、以及相连电网的能量管理系统数据，结合CIM模型，进行数据挖掘预处理，整合微电网历史断面信息，所述微电网历史断面信息，是历史时刻的微电网模型结构、运行状态和用电状况信息的集合；所述网络分析单元包括：网络拓扑分析模块，用于根据开关元件的开合状态，确定微电网系统中各元件的电气连接关系，并结合所述微电网历史断面信息，形成网络拓扑图；基于混合量测的状态估计模块，用于在网络拓扑分析的基础上，依据所述 SCADA模块采集的数据，以及PMU模块采集的相量数据，求取电网状态变量；风险分析评估模块，用于量化微电网系统中引起随机性故障的因素，估计所述随机性故障后所带来的后果，建立能表征系统风险的量化指标并进行计算、分析，所述引起随机性故障的因素包括但不限于天气状况、元件状态；灵敏度分析模块，用于利用灵敏度计算得出随控制变量发生变化而变化的状态变量两者之间的关系，用于对危险情况的预防控制提供快速的指导，同时为潮流越限故障的消除提供量化的调整依据；所述能量优化单元包括：负荷预报模块，用于根据所述微电网历史断面信息中的历史负荷数据，并考虑天气预报信息、日期类别，进行消耗电能的预测；微电源发电预报模块，用于光伏功率预测和风功率预测；储能单元预报模块，用于对储能单元的能量状态进行预测，以便于对微电网的能量转换和储存能力进行分析，所述能量状态包括储能单元储存的能量和释放的能量；微电网系统运行分析模块，用于根据来自所述网络分析单元的微电网状态估计信息，进行微电网的可靠性分析、电能质量分析和经济环保性分析；微电网优化调度模块，用于综合微电源发电预报、负荷预报、储能单元能量状态的预报信息，在微电网系统运行分析和网络分析的基础上，针对系统不同的运行模式和控制目标，输出优化结果，对各单元给出具体的调度指令；所述的控制目标包括可靠性最优、经济环保性最优。