專利名稱：大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動汽車用電影響監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
為解決環(huán)境污染、能源短缺問題，電動汽車的發(fā)展已成為一種趨勢，越來越多的電動汽車將走入尋常百姓家庭，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，對充電方式的選擇，消費者更愿意在晚上充電，并且選擇在住宅區(qū)域自行充電，因此為居民小區(qū)配備電動汽車充電樁則成為勢在必行的舉措。各地市也開始推動充電樁進入小區(qū)的工作，包括已建成小區(qū)擴建充電樁、新建小區(qū)預(yù)留充電樁安裝位置等。 住宅小區(qū)建設(shè)初期，會根據(jù)小區(qū)住宅和配套服務(wù)設(shè)施的規(guī)模進行配電系統(tǒng)的設(shè)計，選擇合適的變壓器臺數(shù)、容量和供電方式。無論小區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計是否考慮到電動汽車充電樁充電負(fù)荷，根據(jù)電動汽車的充電行為隨機性和無序性的特點，大規(guī)模電動汽車充電樁接入小區(qū)配電系統(tǒng)后，會給小區(qū)配電系統(tǒng)運行帶來不確定性。乘用電動汽車充電電流一般為10 20A，充電時間可達6個小時甚至更長，數(shù)以百計的電動汽車在晚高峰同時充電對小區(qū)配電系統(tǒng)是一個很大的負(fù)載。如果不對電動汽車的充電行為進行協(xié)調(diào)優(yōu)化并降低小區(qū)用電高峰負(fù)荷需求，則可能引起小區(qū)配電線路及變壓器負(fù)載率升高甚至過載，并增大小區(qū)配電系統(tǒng)網(wǎng)損、惡化電能質(zhì)量；甚至將會對電力系統(tǒng)全網(wǎng)產(chǎn)生不利的影響，如供需平衡、電壓控制、繼電保護、增加電力容量，增大配電系統(tǒng)建設(shè)和運行成本。電動汽車充電對電力系統(tǒng)的影響已經(jīng)引起廣泛關(guān)注，目前主要是電動汽車對電力系統(tǒng)全網(wǎng)運行的影響分析及調(diào)度控制方法的研究，但考慮到未來電動汽車數(shù)量可能非常龐大，在電力系統(tǒng)全網(wǎng)進行電動汽車充電調(diào)度控制在當(dāng)前技術(shù)條件下具有很大的實施難度，因此區(qū)域性的電動汽車調(diào)度控制會是將來的發(fā)展方向。住宅小區(qū)作為乘用電動汽車充電的重要發(fā)展區(qū)域，也是電力系統(tǒng)的最基層區(qū)域，大量充電樁接入小區(qū)配電系統(tǒng)的影響分析和對小區(qū)電動汽車的充電行為的協(xié)調(diào)控制將不僅是對小區(qū)用電安全穩(wěn)定的保障，也是對電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟運行的重要支撐。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國電力科學(xué)研究院王相勤等人提出了一種電動汽車有序充電控制方法及系統(tǒng)(專利申請?zhí)?01010521514. 3)，但該系統(tǒng)只適用于電網(wǎng)對電動汽車充電站的充電控制，并且沒有考慮區(qū)域用電的多樣性和充電站配電系統(tǒng)的負(fù)荷，且該系統(tǒng)采用集中調(diào)度模式，考慮到充電站數(shù)量和數(shù)據(jù)持續(xù)增大的情況下，這種方式會導(dǎo)致出現(xiàn)維數(shù)災(zāi)的問題。清華大學(xué)胡澤春等人提出了一種電動汽車充電站協(xié)調(diào)充電控制方法(專利申請?zhí)?01110023668. 4)，該方法對單個充電站提出協(xié)調(diào)控制策略，但沒有考慮對電網(wǎng)用電峰荷的影響，并且本方法采用直接控制充電機充電通斷的方式，沒有考慮此種方式對充電滲透率和電池生命的影響。中國科學(xué)院電工研究所許海平等人提出了一種電動汽車有序充電控制系統(tǒng)(專利申請?zhí)?01110148662.X)，但該系統(tǒng)適用于充電設(shè)備，沒有提出上級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的工作方法。江西電力科學(xué)研究院的辛建波等人提出了一種基于多代理系統(tǒng)的電動汽車有序充電方法(專利申請?zhí)?01110277269. 0)，但該方法只適用于對智能用電或供電設(shè)備的監(jiān)測控制，沒有考慮眾多的非智能供配電和用電設(shè)備，也沒有考慮非智能設(shè)備模型的創(chuàng)建，在目前不具備應(yīng)用條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供了一種大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策系統(tǒng)及方法，它能夠考慮到區(qū)域用電的多樣性和充電站配電系統(tǒng)的負(fù)荷，能夠評估小區(qū)電動汽車的滲透率，增長電池的使用壽命，保障小區(qū)配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案 一種大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)采集終端、交流充電樁，所述監(jiān)控中心包括前置服務(wù)裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置、分析決策服務(wù)裝置，用于大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策；所述數(shù)據(jù)采集終端與交流充電樁之間通過網(wǎng)絡(luò)方式通訊；所述前置服務(wù)裝置至少包括一臺用于充電數(shù)據(jù)采集的服務(wù)器，獲取數(shù)據(jù)采集終端采集的充電樁充電數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)存儲裝置包括至少一臺關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和至少一臺實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其中，關(guān)系數(shù)據(jù)庫用于存儲小區(qū)配電系統(tǒng)容量模型、小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型、小區(qū)充電樁監(jiān)控模型、小區(qū)配電負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)及其他分析決策所需的靜態(tài)數(shù)據(jù)和模型；實時數(shù)據(jù)庫用于存儲小區(qū)充電樁充電實時數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集終端負(fù)責(zé)與小區(qū)內(nèi)的交流充電樁通訊，獲取充電時實時數(shù)據(jù)，包括充電樁充電狀態(tài)、充電電壓、充電電流、充電時間及其他充電樁可提供的測量數(shù)據(jù)；在小區(qū)配電系統(tǒng)具備保護測控裝置的條件下，數(shù)據(jù)采集終端也可與保護測控裝置通訊獲取配電系統(tǒng)運行參數(shù)；所述分析決策服務(wù)裝置至少包括一臺用于充電數(shù)據(jù)監(jiān)控、分析、決策的服務(wù)器，用于創(chuàng)建分析決策所需的模型、充電數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、小區(qū)用電狀況實時分析、充電協(xié)調(diào)調(diào)度控制。所述前置服務(wù)裝置與數(shù)據(jù)采集終端通過網(wǎng)絡(luò)、RS485總線或CAN總線方式采用IEC870-5-10U IEC60870-5-104、循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約、CAN協(xié)議或其他通用通訊規(guī)約進行數(shù)據(jù)交互。一種采用大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策系統(tǒng)的決策方法，包括以下步驟步驟一、建立并存儲小區(qū)低壓配電系統(tǒng)容量模型、小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型、小區(qū)交流充電樁監(jiān)控模型；步驟二、實時采集存儲小區(qū)內(nèi)交流充電樁充電數(shù)據(jù)；步驟三、分析決策服務(wù)器根據(jù)充電實時數(shù)據(jù)和小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型，計算小區(qū)配電負(fù)荷并存儲；步驟四、根據(jù)配電負(fù)荷曲線與小區(qū)配電系統(tǒng)容量模型比較生成分析結(jié)論和調(diào)度控制決策并存儲；若不需調(diào)度控制則等待下次分析決策周期進行步驟三；若需調(diào)度則轉(zhuǎn)到步驟五；步驟五、監(jiān)控中心向充電樁下發(fā)調(diào)度控制命令，控制充電樁充電時間、充電電流； 等待下次分析決策周期進行步驟三。所述步驟一的小區(qū)低壓配電系統(tǒng)容量模型、小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型、小區(qū)交流充電樁監(jiān)控模型，均保存至數(shù)據(jù)存儲裝置的關(guān)系數(shù)據(jù)庫；其中，小區(qū)低壓配電系統(tǒng)容量模型，包含小區(qū)供電線路數(shù)量；變壓器數(shù)量及變壓器參數(shù)；小區(qū)配電系統(tǒng)接線方式拓?fù)湔故?；所述變壓器參?shù)包括額定功率、額定電壓、額定電流、額定容量及其他能獲取的參數(shù)；小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型，采用自回歸滑動平均法，根據(jù)小區(qū)用電歷史數(shù)據(jù)生成；小區(qū)交流充電樁監(jiān)控模型，包括小區(qū)已建成充電樁數(shù)量，充電樁充電實時數(shù)據(jù)的監(jiān)測充電狀態(tài)、充電電流、充電電壓、充電告警信息及其他充電樁可提供的數(shù)據(jù)。所述步驟二的實時采集存儲小區(qū)內(nèi)交流充電樁充電數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)采集終端實時采集小區(qū)內(nèi)交流充電樁充電數(shù)據(jù)，按照規(guī)定的通訊規(guī)約上送至監(jiān)控中心的前置采集裝置，前置采集裝置將接收到的數(shù)據(jù)采集終端上送報文解析處理后傳送到數(shù)據(jù)存儲裝置，數(shù)據(jù)存貯裝置將充電樁充電數(shù)據(jù)保存到實時數(shù)據(jù)庫。所述步驟二的具體步驟描述如下 2-1),電動汽車交流充電樁與數(shù)據(jù)采集終端通訊，將充電樁工作狀態(tài)、充電電壓、電流等數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集終端；2-2)、數(shù)據(jù)采集終端與前置服務(wù)裝置通訊，將獲取的小區(qū)內(nèi)所有充電樁數(shù)據(jù)集中后上送至前置服務(wù)裝置；2-3)、前置服務(wù)裝置判斷并解析通訊報文，丟棄錯誤報文，將解析正常的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)存儲裝置；2-4)、數(shù)據(jù)存儲裝置根據(jù)數(shù)據(jù)屬性，如偏差、存儲間隔，判斷是否需要將數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫，不需存入的數(shù)據(jù)直接丟棄。所述步驟三的具體步驟描述如下3-1)、分析決策服務(wù)裝置判斷是否到達分析決策的定時周期，若是則從數(shù)據(jù)存儲裝置中調(diào)用模型數(shù)據(jù)和充電實時數(shù)據(jù)；3-2)、計算實時充電負(fù)荷，與小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型疊加，生成小區(qū)配電負(fù)荷；3-3)、計算結(jié)果存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)裝置的關(guān)系數(shù)據(jù)庫；所述步驟四的配電負(fù)荷曲線是根據(jù)最近一天內(nèi)計算所得配電負(fù)荷描繪而成；配電負(fù)荷曲線，包括一天時間內(nèi)的配電負(fù)荷曲線、仿真未協(xié)調(diào)充電的配電負(fù)荷曲線、用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布曲線；分析結(jié)論包括當(dāng)前小區(qū)用電狀態(tài)對配電網(wǎng)負(fù)荷是否造成不利影響，如對供需平衡、電壓控制、電能質(zhì)量的影響，當(dāng)前狀態(tài)下小區(qū)電動汽車滲透率；
調(diào)度控制決策包括是否需要進行調(diào)度控制，需要調(diào)度時形成調(diào)度策略協(xié)調(diào)小區(qū)電動汽車的充電行為，確定在一個時間段內(nèi)，如未來2h，小區(qū)內(nèi)電動汽車的最優(yōu)充電策略，協(xié)調(diào)電動汽車充電時機、電流大小及時間長短；并仿真形成未執(zhí)行調(diào)度策略下小區(qū)配電負(fù)荷曲線及小區(qū)電動汽車滲透率；調(diào)度控制決策存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)裝置的關(guān)系數(shù)據(jù)庫。所述步驟五的具體步驟描述如下5-1)、監(jiān)控中心將協(xié)調(diào)控制命令下發(fā)到前置服務(wù)裝置；5-2)、前置服務(wù)裝置將協(xié)調(diào)控制命令重新組織后下發(fā)到數(shù)據(jù)采集終端；5-3)、數(shù)據(jù)采集終端將協(xié)調(diào)控制命令下發(fā)至可控制或需控制的充電樁進行協(xié)調(diào)控制。所述自回歸滑動平均法為，該方法將小區(qū)用電負(fù)荷的時間序列看作是一個隨機序列，這組隨機變量所具有的依存關(guān)系體現(xiàn)著小區(qū)用電負(fù)荷在時間上的延續(xù)性；有自身變動規(guī)律同 時受影響因素的影響，影響因素包括小區(qū)用電類型、用電電價、天氣、溫度、節(jié)假日，標(biāo)為X1,X2,…，xk,由回歸分析P= 0+ JX1+ 3 2x2+. + 3 kxk+e其中P是用電負(fù)荷的觀測值(實際值)，e為誤差；作為預(yù)測值Pt受到自身變化的影響，其規(guī)律可由下式體現(xiàn)，Pt = ^ O+^ iXt-!+ 3 2xt_2+. + 3 pxt_p+e上述公式中，3。、Pk為模型參數(shù)，k、t、p為正整數(shù)。誤差項在不同時期具有依存關(guān)系，由下式表示，et = a 0+ a a 2et_2+. + a qet_q+ u t其中，a。、a丨…a q為模型參數(shù)，U t為均值，q、t為正整數(shù)。由此，獲得ARMA模型表達式Pt = ^ O+^ lXt-l+ 3 2Xt-2+. + 3 pXt-p+ a O+ a Iet-1+ a 2et-2+. + a qet-q+ Ii t。本發(fā)明根據(jù)小區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)建小區(qū)配電系統(tǒng)容量模型；根據(jù)小區(qū)住宅和配套服務(wù)設(shè)施狀況創(chuàng)建小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型；根據(jù)小區(qū)充電樁建設(shè)狀況創(chuàng)建小區(qū)充電樁的監(jiān)控模型；通過實時通訊獲得電動汽車在充電數(shù)量、各充電樁的充電電壓、電流、充電時間及其他充電數(shù)據(jù)。根據(jù)上述條件計算小區(qū)配電負(fù)荷，生成最近一天的配電負(fù)荷曲線，利用該曲線與小區(qū)配電系統(tǒng)容量模型比較分析在高峰時對電動汽車蓄電池充電對小區(qū)配電系統(tǒng)影響、當(dāng)前小區(qū)電動汽車的滲透率；是否需要進行充電協(xié)調(diào)調(diào)度控制及協(xié)調(diào)調(diào)度控制的策略、在此策略下小區(qū)電動汽車的滲透率。本發(fā)明的有益效果(I)、本系統(tǒng)采用小區(qū)配電系統(tǒng)容量模型、小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間正態(tài)分布模型和充電實時數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，更符合實際應(yīng)用。(2)、系統(tǒng)計算所得小區(qū)配電負(fù)荷曲線和配電系統(tǒng)容量模型比對，可監(jiān)視小區(qū)配電系統(tǒng)運行狀況、決策小區(qū)配電系統(tǒng)運行協(xié)調(diào)調(diào)度策略、評估小區(qū)電動汽車滲透率。(3)、系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制小區(qū)電動汽車的充電行為，降低了小區(qū)電動汽車充電對配電系統(tǒng)、電能質(zhì)量的影響、提高小區(qū)電動汽車滲透率，保障小區(qū)配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。(4)、系統(tǒng)對小區(qū)電動汽車充電行為的決策也為降低電動汽車充電對電力系統(tǒng)全網(wǎng)的影響提供基層的保障，為電力系統(tǒng)全網(wǎng)穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟運行提供重要支撐。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策方法步驟圖；圖3為本發(fā)明的充電數(shù)據(jù)采集流程示意圖；圖4為本發(fā)明的分析決策流程示意圖；圖5為某小區(qū)配電負(fù)荷曲線圖。其中，I.分析決策監(jiān)控中心，2.數(shù)據(jù)存儲裝置，3.分析決策服務(wù)裝置，4.前置服務(wù)裝置，5.關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，6.實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，7.數(shù)據(jù)采集終端，8.交流充電樁。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖I所示，本發(fā)明包括分析決策監(jiān)控中心1，數(shù)據(jù)采集終端7，交流充電樁8 ;所述數(shù)據(jù)采集終端7與交流充電樁8之間通過網(wǎng)絡(luò)方式通訊。所述分析決策監(jiān)控中心I包括前置服務(wù)裝置4、數(shù)據(jù)存儲裝置2、分析決策服務(wù)裝置3 ;所述前置服務(wù)裝置4至少包括一臺用于充電數(shù)據(jù)采集的服務(wù)器，與數(shù)據(jù)采集終端7通過網(wǎng)絡(luò)、RS485總線或CAN總線方式進行通訊，獲取數(shù)據(jù)采集終端7采集的交流充電樁8充電數(shù)據(jù)。前置服務(wù)裝置4與數(shù)據(jù)采集終端7可通過IEC870-5-101、IEC60870-5-104、循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約、CAN協(xié)議或其他通用通訊規(guī)約進行數(shù)據(jù)交互。所述數(shù)據(jù)存儲裝置2包括至少一臺關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器5和一臺用于存儲實時數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器6。關(guān)系數(shù)據(jù)庫用于存儲小區(qū)配電系統(tǒng)容量模型、小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型、小區(qū)充電樁監(jiān)控模型及其他分析決策所需的靜態(tài)數(shù)據(jù)和模型；實時數(shù)據(jù)庫用于存儲小區(qū)充電樁充電實時數(shù)據(jù)。所述分析決策服務(wù)裝置3至少包括一臺用于充電數(shù)據(jù)監(jiān)控、分析、決策的服務(wù)器。分析決策服務(wù)裝置3的功能包括創(chuàng)建分析決策所需的模型、充電數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、小區(qū)用電狀況實時分析、充電調(diào)度控制。所述網(wǎng)絡(luò)為有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)，所述無線網(wǎng)絡(luò)包括GPRS、CDMA、3G、或其它遠(yuǎn)距離無線通訊方式。所述數(shù)據(jù)采集終端7也稱數(shù)據(jù)集中器，負(fù)責(zé)與小區(qū)內(nèi)的交流充電樁8通訊，獲取充電時實時數(shù)據(jù)，包括充電樁充電狀態(tài)、充電電壓、充電電流、充電時間及其他交流充電樁8可提供的測量數(shù)據(jù)。在小區(qū)配電系統(tǒng)具備保護測控裝置的條件下，數(shù)據(jù)采集終端7也可與保護測控裝置通訊獲取配電系統(tǒng)運行參數(shù)。所述分析決策監(jiān)控中心I也可為一臺集成用于充電數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和分析決策的服務(wù)器。如圖2所示，大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策方法步驟，具體描述如下步驟一、建立并存儲小區(qū)低壓配電系統(tǒng)容量模型、小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型、小區(qū)交流充電樁監(jiān)控模型。
步驟二、實時采集存儲小區(qū)內(nèi)交流充電樁充電數(shù)據(jù)。步驟三、分析決策服務(wù)器根據(jù)充電實時數(shù)據(jù)和小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型，計算小區(qū)配電負(fù)荷并存儲。步驟四、根據(jù)配電負(fù)荷曲線與小區(qū)配電系統(tǒng)容量模型比較生成分析結(jié)論和調(diào)度控制決策并存儲。若不需調(diào)度控制則等待下次分析決策周期進行步驟三。調(diào)度則轉(zhuǎn)到步驟五。步驟五、監(jiān)控中心向充電樁下發(fā)調(diào)度控制命令，控制充電樁充電時間、充電電流。等待下次分析決策周期進行步驟三。如圖3所示，本發(fā)明的充電數(shù)據(jù)采集流程，具體步驟描述如下 步驟一、電動汽車交流充電樁8與數(shù)據(jù)采集終端7通訊，將充電樁工作狀態(tài)、充電電壓、電流等數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集終端7。步驟二、數(shù)據(jù)采集終端7與前置服務(wù)裝置4通訊，將獲取的小區(qū)內(nèi)所有充電樁數(shù)據(jù)集中后上送至前置服務(wù)裝置4。步驟三、前置服務(wù)裝置4判斷并解析通訊報文，丟棄錯誤報文，將解析正常的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)存儲裝置2。步驟四、數(shù)據(jù)存儲裝置2根據(jù)數(shù)據(jù)屬性，如偏差、存儲間隔，判斷是否需要將數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫，不需存入的數(shù)據(jù)直接丟棄。如圖4所示，本發(fā)明的分析決策流程，具體步驟描述如下步驟一、分析決策服務(wù)裝置3判斷是否到達分析決策的定時周期，若是則從數(shù)據(jù)存儲裝置2中調(diào)用模型數(shù)據(jù)和充電實時數(shù)據(jù)。步驟二、生成分析決策結(jié)果，若不需進行協(xié)調(diào)控制，則返回等待下一次分析決策的定時周期，否則分析決策服務(wù)裝置3向前置服務(wù)裝置4下發(fā)協(xié)調(diào)調(diào)度命令。步驟三、前置服務(wù)裝置4將協(xié)調(diào)控制命令重新組織后下發(fā)到數(shù)據(jù)采集終端7。步驟四、數(shù)據(jù)采集終端7將協(xié)調(diào)控制命令下發(fā)至可控制或需控制的交流充電樁8進行協(xié)調(diào)控制。如圖5所示，某小區(qū)的配電負(fù)荷曲線，包括一天時間內(nèi)的配電負(fù)荷曲線、仿真未協(xié)調(diào)充電的配電負(fù)荷曲線、用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布曲線。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策系統(tǒng)，其特征是，包括監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)采集終端、交流充電樁， 所述監(jiān)控中心包括前置服務(wù)裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置、分析決策服務(wù)裝置，用于大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策； 所述數(shù)據(jù)采集終端與交流充電樁之間通過網(wǎng)絡(luò)方式通訊； 所述前置服務(wù)裝置至少包括一臺用于充電數(shù)據(jù)采集的服務(wù)器，獲取數(shù)據(jù)采集終端采集的充電樁充電數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)存儲裝置包括至少一臺關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和至少一臺實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其中，關(guān)系數(shù)據(jù)庫用于存儲小區(qū)配電系統(tǒng)容量模型、小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型、小區(qū)充電樁監(jiān)控模型、小區(qū)配電負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)及其他分析決策所需的靜態(tài)數(shù)據(jù)和模型；實時數(shù)據(jù)庫用于存儲小區(qū)充電樁充電實時數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)采集終端負(fù)責(zé)與小區(qū)內(nèi)的交流充電樁通訊，獲取充電時實時數(shù)據(jù)，包括充電樁充電狀態(tài)、充電電壓、充電電流、充電時間及其他充電樁可提供的測量數(shù)據(jù)；在小區(qū)配電系統(tǒng)具備保護測控裝置的條件下，數(shù)據(jù)采集終端也可與保護測控裝置通訊獲取配電系統(tǒng)運行參數(shù)； 所述分析決策服務(wù)裝置至少包括一臺用于充電數(shù)據(jù)監(jiān)控、分析、決策的服務(wù)器，用于創(chuàng)建分析決策所需的模型、充電數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、小區(qū)用電狀況實時分析、充電協(xié)調(diào)調(diào)度控制。
2.如權(quán)利要求I所述的大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策系統(tǒng)，其特征是，所述前置服務(wù)裝置與數(shù)據(jù)采集終端通過網(wǎng)絡(luò)、RS485總線或CAN總線方式采用IEC870-5-101、IEC60870-5-104、循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約、CAN協(xié)議或其他通用通訊規(guī)約進行數(shù)據(jù)交互。
3.一種采用權(quán)利要求I所述的大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策系統(tǒng)的決策方法，其特征是，包括以下步驟 步驟一、建立并存儲小區(qū)低壓配電系統(tǒng)容量模型、小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型、小區(qū)交流充電樁監(jiān)控模型； 步驟二、實時采集存儲小區(qū)內(nèi)交流充電樁充電數(shù)據(jù)； 步驟三、分析決策服務(wù)器根據(jù)充電實時數(shù)據(jù)和小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型，計算小區(qū)配電負(fù)荷并存儲； 步驟四、根據(jù)配電負(fù)荷曲線與小區(qū)配電系統(tǒng)容量模型比較生成分析結(jié)論和調(diào)度控制決策并存儲；若不需調(diào)度控制則等待下次分析決策周期進行步驟三；若需調(diào)度則轉(zhuǎn)到步驟五； 步驟五、監(jiān)控中心向充電樁下發(fā)調(diào)度控制命令，控制充電樁充電時間、充電電流；等待下次分析決策周期進行步驟三。
4.如權(quán)利要求3所述的決策方法，其特征是，所述步驟一的小區(qū)低壓配電系統(tǒng)容量模型、小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型、小區(qū)交流充電樁監(jiān)控模型，均保存至數(shù)據(jù)存儲裝置的關(guān)系數(shù)據(jù)庫； 其中，小區(qū)低壓配電系統(tǒng)容量模型，包含小區(qū)供電線路數(shù)量；變壓器數(shù)量及變壓器參數(shù)；小區(qū)配電系統(tǒng)接線方式拓?fù)湔故?；所述變壓器參?shù)包括額定功率、額定電壓、額定電流、額定容量及其他能獲取的參數(shù)；小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型，采用自回歸滑動平均法，根據(jù)小區(qū)用電歷史數(shù)據(jù)生成； 小區(qū)交流充電樁監(jiān)控模型，包括小區(qū)已建成充電樁數(shù)量，充電樁充電實時數(shù)據(jù)的監(jiān)測充電狀態(tài)、充電電流、充電電壓、充電告警信息及其他充電樁提供的數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求3所述的決策方法，其特征是，所述步驟二的實時采集存儲小區(qū)內(nèi)交流充電樁充電數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)采集終端實時采集小區(qū)內(nèi)交流充電樁充電數(shù)據(jù)，按照規(guī)定的通訊規(guī)約上送至監(jiān)控中心的前置采集裝置，前置采集裝置將接收到的數(shù)據(jù)采集終端上送報文解析處理后傳送到數(shù)據(jù)存儲裝置，數(shù)據(jù)存貯裝置將充電樁充電數(shù)據(jù)保存到實時數(shù)據(jù)庫。
6.如權(quán)利要求5所述的決策方法，其特征是，所述步驟二的具體步驟描述如下 2-1)、電動汽車交流充電樁與數(shù)據(jù)采集終端通訊，將充電樁工作狀態(tài)、充電電壓、電流等數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集終端； 2-2)、數(shù)據(jù)采集終端與前置服務(wù)裝置通訊，將獲取的小區(qū)內(nèi)所有充電樁數(shù)據(jù)集中后上送至前置服務(wù)裝置； 2-3)、前置服務(wù)裝置判斷并解析通訊報文，丟棄錯誤報文，將解析正常的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)存儲裝置； 2-4)、數(shù)據(jù)存儲裝置根據(jù)數(shù)據(jù)屬性，如偏差、存儲間隔，判斷是否需要將數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫，不需存入的數(shù)據(jù)直接丟棄。
7.如權(quán)利要求3所述的決策方法，其特征是，所述步驟三的具體步驟描述如下 3-1)、分析決策服務(wù)裝置判斷是否到達分析決策的定時周期，若是則從數(shù)據(jù)存儲裝置中調(diào)用模型數(shù)據(jù)和充電實時數(shù)據(jù)； 3-2)、計算實時充電負(fù)荷，與小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布模型疊加，生成小區(qū)配電負(fù)荷； 3-3 )、計算結(jié)果存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)裝置的關(guān)系數(shù)據(jù)庫。
8.如權(quán)利要求3所述的決策方法，其特征是，所述步驟四的配電負(fù)荷曲線是根據(jù)最近一天內(nèi)計算所得配電負(fù)荷描繪而成；配電負(fù)荷曲線，包括一天時間內(nèi)的配電負(fù)荷曲線、仿真未協(xié)調(diào)充電的配電負(fù)荷曲線、用電負(fù)荷與用電時間的正態(tài)分布曲線； 分析結(jié)論包括當(dāng)前小區(qū)用電狀態(tài)對配電網(wǎng)負(fù)荷是否造成不利影響，以及當(dāng)前狀態(tài)下小區(qū)電動汽車滲透率； 調(diào)度控制決策包括是否需要進行調(diào)度控制，需要調(diào)度時形成調(diào)度策略協(xié)調(diào)小區(qū)電動汽車的充電行為，確定在一個時間段內(nèi)，小區(qū)內(nèi)電動汽車的最優(yōu)充電策略，協(xié)調(diào)電動汽車充電時機、電流大小及時間長短；并仿真形成未執(zhí)行調(diào)度策略下小區(qū)配電負(fù)荷曲線及小區(qū)電動汽車滲透率； 調(diào)度控制決策存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)裝置的關(guān)系數(shù)據(jù)庫。
9.如權(quán)利要求3所述的決策方法，其特征是，所述步驟五的具體步驟描述如下 5-1)、監(jiān)控中心將協(xié)調(diào)控制命令下發(fā)到前置服務(wù)裝置； 5-2)、前置服務(wù)裝置將協(xié)調(diào)控制命令重新組織后下發(fā)到數(shù)據(jù)采集終端； 5-3)、數(shù)據(jù)采集終端將協(xié)調(diào)控制命令下發(fā)至可控制或需控制的充電樁進行協(xié)調(diào)控制。
10.如權(quán)利要求4所述的決策方法，其特征是，所述自回歸滑動平均法為，該方法將小區(qū)用電負(fù)荷的時間序列看作是一個隨機序列，這組隨機變量所具有的依存關(guān)系體現(xiàn)著小區(qū)用電負(fù)荷在時間上的延續(xù)性；有自身變動規(guī)律同時受影響因素的影響，影響因素包括小區(qū)用電類型、用電電價、天氣、溫度、節(jié)假日，標(biāo)為Xl，X2,…，Xk,由回歸分析 P= 3 0+ 3 !X1+ 3 2x2+. + 3 kxk+e 其中P是用電負(fù)荷的觀測值即實際值，e為誤差；作為預(yù)測值Pt受到自身變化的影響，其規(guī)律可由下式體現(xiàn)，上述公式中，@0、h為模型參數(shù)，k、t、p為正整數(shù)； 誤差項在不同時期具有依存關(guān)系，由下式表示， 其中，a 0> a i…a Q為模型參數(shù)，y t為均值，q> t為正整數(shù)； 由此，獲得ARMA模型表達式 Pt = 3 0+ 3 iXt_!+ 3 2xt_2+. + 3 pxt_p+ a 0+ a a 2et_2+. . . +aqet_q+ u t。
全文摘要
本發(fā)明公開了大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策系統(tǒng)及方法；它包括用于大規(guī)模充電樁對小區(qū)配電系統(tǒng)影響分析決策的監(jiān)控中心，用于采集充電樁數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集終端，所述數(shù)據(jù)采集終端與充電樁之間通過網(wǎng)絡(luò)方式通訊；本發(fā)明采用小區(qū)配電系統(tǒng)容量模型、小區(qū)用電負(fù)荷與用電時間正態(tài)分布模型和充電實時數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，將計算所得小區(qū)配電負(fù)荷曲線和配電系統(tǒng)容量模型比對，可監(jiān)視小區(qū)配電系統(tǒng)運行狀況、決策小區(qū)配電系統(tǒng)運行協(xié)調(diào)調(diào)度策略、評估小區(qū)電動汽車滲透率。協(xié)調(diào)控制小區(qū)電動汽車的充電行為，降低了小區(qū)電動汽車充電對配電系統(tǒng)、電能質(zhì)量的影響、提高小區(qū)電動汽車滲透率，保障小區(qū)配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。
文檔編號G06Q10/04GK102708427SQ20121022411
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者劉海波, 張明江, 張海龍, 張秉良, 魏巍 申請人:山東電力集團公司電力科學(xué)研究院