技术领域
[0001] 本发明涉及电网管理技术领域，特别是一种电网中的转供电分析系统及方法。
相关背景技术
[0002] 随着电力市场的发展，电网中的转供电现象越来越普遍，转供电指的是电力从一处通过电网传输到另一处的过程。在电网运行过程中，用于在电网部分区域发生故障或维护时，通过其他供电线路或设备继续为受影响的用户提供电力供应。然而，现有的转供电分析系统多依赖于人工经验进行策略调整，缺乏实时性和自适应性，且在评估转供电效果时，往往只考虑单一指标，如供电稳定性，而忽视了经济性和供电质量等其他重要因素，这导致转供电策略往往不能实现最优化，可能造成资源浪费和供电质量下降。
具体实施方式
[0044] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加浅显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0045] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0046] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0047] 实施例1
[0048] 参照图1‑图4，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种电网中的转供电分析系统，包括：
[0049] 本申请提供了可以有效解决上述提到的问题，接下来将结合多个实施例来详细阐述如何实现该电网中的转供电分析系统；
[0050] 图1示出了一种电网中的转供电分析系统及方法的系统结构图，包括：
[0051] 数据采集模块、数据处理模块、分析模块、优化模块、显示与报警模块以及通信接口；
[0052] 所述数据采集模块用于从电网的各个节点收集电力实时数据；数据采集模块用于从电网的各个节点收集电压、电流、功率等参数的实时数据；实时数据包括但不限于电网负载、供电线路状态、设备健康状况，这些数据通常通过传感器、仪表等设备实时监测并采集得到。
[0053] 所述数据处理模块对接收到的数据进行滤波、归一化等处理，以便于后续的分析；
[0054] 进一步的，由于采集到的数据来自不同的设备和系统，其格式和标准各不相同，因此数据处理模块将原始的二进制数据帧转换为统一格式，以便于后续处理；在电网数据的采集过程中，由于受到各种干扰，数据中包含噪声，数据处理模块通过滤波算法去除这些噪声，以提取有用的信号；数据中还包含由于设备故障或传输错误导致的异常值，这些异常值需要进行识别和修正，以保证数据的完整性和准确性；为了消除不同量纲和数值范围对分析结果的影响，数据处理模块需要对数据进行归一化处理，包括将数据转换为统一的度量单位，以及将数据缩放到特定的数值范围内；
[0055] 所述优化模块包括分析评估单元、调整策略生成单元和执行单元，用于在电网负载变化时自动调整转供电策略，自动生成优化方案；
[0056] 所述显示与报警模块将分析结果和优化建议以图形或文字的形式展示给用户，并在检测到严重问题时发出报警；
[0057] 所述通信接口用于与其他系统或设备进行通信，实现数据的共享和协同工作。
[0058] 进一步的，部署传感器和智能仪表，用于实时采集发电站、变电站和配电网的运行数据，包括功率、电压、电流、温度参数，建立稳定可靠的通信网络，用于传输采集到的数据至中央处理单元，构建计算平台，接收并处理来自数据采集层的实时数据，运用数据分析算法进行负载预测和状态评估，根据数据处理与分析的结果，制定调整策略，自动下达调整指令至发电站、变电站和配电网，发电站、变电站和配电网的本地控制系统接收来自调整策略生成单元的指令，并执行相应的操作。
[0059] 进一步的，调整策略生成单元用于优化模块的具体方法包括以下步骤：
[0060] S1：首先对转供电进行数学建模，确定优化的目标函数和约束条件，目标函数包括但不限于成本最小化、损耗降低或供电可靠性提高，约束条件包括但不限于电压水平、线路容量和供电安全。
[0061] 数学模型表示为：
[0062] min{C(x)}或max{R(x)}
[0063] s.t.A(x)≤0
[0064] 其中，C(x)是成本函数，R(x)是可靠性函数，A(x)是约束矩阵；
[0065] S2：在转供电优化中，遗传算法通过迭代过程生成种群，并利用适应度函数评估每个策略的性能，基于评估结果，算法通过选择、交叉和变异操作逐步改进种群，直至找到最优的策略；
[0066] xn+1＝select(xn)×cxossovex(xn)×mutation(xn)
[0067] 其中，Xn是当前代策略，Xn+1是下一代策略；
[0068] S3：在每次迭代中，调整策略生成单元会利用遗传算法对当前种群进行优化，生成新一代策略，并重新评估性能，这个过程持续进行，直到满足预设的迭代次数或适应度阈值；
[0069] S4：调整策略生成单元将输出性能最佳的转供电策略，供系统操作员参考和应用。
[0070] 输出公式表示为：
[0071]
[0072] 其中，Xbest是最佳策略，f(xn)是适应度函数。
[0073] 进一步的，供电安全包括配电网N‑1安全校验，N‑1准则在任意设备故障时，通过分段/联络开关实现故障隔离，并通过馈线有效联络实现负荷转供，保证对负荷持续良好供电。
[0074] 进一步的，TSC是指在一定供电区域内，配电网满足N‑1安全准则的条件下，考虑变电站与馈线转供能力和实际运行约束下的最大负荷供应能力，其定义如下：
[0075] 设所研究供电区域的配电网络中有Nc个元件，当第i个元件因检修或故障退出运行后，考虑变电站与馈线转供能力和实际运行约束后，提供的最大负荷为 则该配电网络的最大供电能力TSC为：
[0076]
[0077] 建立数学建模，在数学上表示为一个凸优化问题，凸优化问题为其可行域为凸集，且目标函数为凸函数，有利于求解全局最优解。
[0078] 即对于可行域中的任意两点，它们连线上的每个点都位于可行域内，此外，凸优化的目标函数也必须为凸函数，即满足：
[0079] f(tx+(1‑t)y)≤t(f(x)+(1‑t)f(y)
[0080] 其中，f为凸函数，x和y为定义域上的任意两点，t为(0,1)上的任意常数。
[0081] 进一步的，调整策略生成单元包括人机交互界面，使得操作员根据具体情况调整算法参数、设定优化目标或干预优化过程。
[0082] 进一步的，显示与报警模块将分析结果和优化建议以图形或文字的形式展示给用户，并在检测到严重问题时发出报警；
[0083] 显示与报警模块提供用户界面，使用户查看转供电系统的当前状态和历史性能数据，用户界面包括图表、表格和数字仪表盘，以图形化的方式展示电网的负荷分布、电压水平、功率流向的信息；当系统检测到严重问题时，显示与报警模块立即触发报警机制，报警机制包括发出声音警报、弹出警告窗口和闪烁警示灯中的一种或多种。
[0084] 进一步的，通信接口用于与其他系统或设备进行通信，以实现数据的共享和协同工作。
[0085] 总之，本发明提供一种电网转供电分析系统及方法，能够适应电网负载变化，自动优化转供电策略，实现转供电过程的实时监控和自适应性调整，提高电网管理的自动化水平，通过多参数综合评估，保证转供电策略的科学性和合理性，制定自动生成优化方案，提升电网运行的经济性和供电质量，同时减少人工干预，提高电网管理的效率和准确性。
[0086] 进一步的，本实施例还提供一种电网中的转供电分析方法，包括：
[0087] 在电网负载变化时，数据采集模块实时监测并传输数据至分析评估单元；
[0088] 对采集的数据进行综合分析，并结合预设的电网稳定性、经济性、供电质量多个指标进行评估；分析评估单元运用多参数综合评估系统；
[0089] 调整策略生成单元利用预设的遗传算法，自动输出优化后的转供电策略；
[0090] 执行单元接收调整方案并实施，使得电网稳定运行。
[0091] 本实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图2所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电网中的转供电分析系统。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0092] 本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：数据采集模块、数据处理模块、分析模块、优化模块、显示与报警模块以及通信接口；
[0093] 所述数据采集模块用于从电网的各个节点收集电力实时数据；
[0094] 所述数据处理模块对接收到的数据进行滤波、归一化等处理，以便于后续的分析；
[0095] 所述优化模块包括分析评估单元、调整策略生成单元和执行单元，用于在电网负载变化时自动调整转供电策略，自动生成优化方案；
[0096] 所述显示与报警模块将分析结果和优化建议以图形或文字的形式展示给用户，并在检测到严重问题时发出报警；
[0097] 所述通信接口用于与其他系统或设备进行通信，实现数据的共享和协同工作。
[0098] 实施例2
[0099] 参照图1－图2，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种电网中的转供电分析系统，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证。
[0100] 为了验证电网中的转供电分析系统的有效性和优越性，特设计了以下试验。本试验旨在通过实际电网环境下的数据收集与分析，证明该系统在电网稳定性、经济性和供电质量方面的显著提升。试验地点选在了一个拥有复杂电网结构的城市区域，该区域内存在多条供电线路和多种类型的电力设备，能够充分模拟真实电网环境中的各种情况。
[0101] 首先，安装了数据采集模块，确保能够从电网的各个关键节点(如变电站、重要用户接入点)收集电压、电流、功率等电力实时数据，同时记录电网负载、供电线路状态和设备健康状况。这些数据通过高精度传感器获取，并通过无线通信技术实时传输至数据处理中心。
[0102] 数据处理模块对接收到的原始数据进行了必要的滤波和归一化处理，消除了噪声干扰，保证了后续分析的准确性。分析模块随后对处理后的数据进行了深入分析，特别是针对电网稳定性(电压稳定性和频率稳定性)、经济性(供电成本和线损)以及供电质量(电压波动和谐波含量)等关键指标进行了评估。
[0103] 优化模块中的调整策略生成单元基于上述分析结果，采用遗传算法对转供电进行了数学建模，设定了成本最小化、损耗降低和供电可靠性提高作为目标函数，同时考虑了电压水平、线路容量和供电安全等约束条件。通过多次迭代优化，最终生成了最佳的转供电策略。执行单元接收到优化方案后，迅速实施了相应的调整措施，实现了电网的动态平衡和高效运行。
[0104] 显示与报警模块通过用户界面展示了优化前后的电网状态对比，包括负荷分布、电压水平、功率流向等信息。此外，系统还具备智能报警功能，一旦检测到可能影响电网安全运行的异常情况，会立即触发报警机制，通知相关人员采取及时措施。
[0105] 表1电网优化前后性能对比表
[0106]
[0107]
[0108] 通过上表中的数据对比，可以清晰地看到电网中的转供电分析系统在多个方面展现了其显著的优势和创新性。具体而言：
[0109] 优化后，不同实验状态下电压稳定性均有明显改善，波动范围大幅减小。例如，在实验后状态D中，电压稳定性从实验前的220±15V提升到了220±5V，这表明系统能够有效控制电压波动，提高供电质量。
[0110] 频率稳定性同样得到了显著增强。以实验后状态E为例，频率稳定性从50±0.8Hz优化到了50±0.2Hz，这对于确保电网的安全稳定运行至关重要。
[0111] 系统通过优化转供电策略，有效降低了供电成本。在实验后状态F中，供电成本由原来的0.70元/kWh降至0.60元/kWh，节省了约14％的成本，体现了该系统在经济性上的优势。
[0112] 线损的减少也是该系统的一大亮点。例如，在实验后状态D中，线损从6.5％下降至4.5％，减少了30.8％的损耗，这不仅节约了能源，也有助于提高整体供电效率。
[0113] 这两项指标的改善对于提高供电质量和保护用户设备具有重要意义。在实验后状态E中，电压波动从180mV降至60mV，谐波含量从4.0％降至1.8％，证明了系统在抑制电网污染方面的有效性。
[0114] 综上所述，本发明的电网转供电分析系统不仅在技术层面上实现了创新，而且在实际应用中展现出了明显的性能优势。与传统的电网管理方式相比，该系统能够更精准地监控电网状态，更高效地调整供电策略，从而在确保电网稳定性和供电质量的同时，实现了成本的大幅度降低。这些成果为未来智能电网的发展提供了强有力的技术支持。
[0115] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
[0116] 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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
[0117] 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。
[0118] 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。
[0119] 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。
[0120] 尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
[0121] 显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
