CN112881857B - 一种实时感知的电网故障预防系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种实时感知的电网故障预防系统及方法，包括：通过风力检测设备获取风力发电区域内当前时间点的第一实时风速；获取当前时间点后第一预设时间段内的第一风速变化区间；根据所述第一风速变化区间和所述第一实时风速，获取所述第一预设时间段内的风速波动区间；判断所述风速波动区间是否位于安全预设区间内；当所述风速波动区间位于安全预设区间内时，电网正常工作；当所述风速波动区间超出所述安全预设区间时，储能设备启动，以使所述储能设备辅助电网平稳电压；以及一种实时感知的电网故障预防系统。本发明提出技术方案中储能设备可以及时根据风速的变化去平稳电网的电压，避免因为风速变化较大使得电网超负荷工作，使电网正常运行。

Description

一种实时感知的电网故障预防系统及方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种实时感知的电网故障预防系统及方法。

背景技术

电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体，称为电网。它包含变电、输电、配电三个单元。电网的任务是输送与分配电能，改变电压。

风速往往表现出较强的波动性和间歇性。

随着电力系统的不断发展，人们对于电能的需求不断增大，风和光等波动性新能源装机容量日益攀升。风力发电形式具有清洁、可再生等优点，对于我国发展资源节约型、环境友好型社会有着重要的意义，与此同时，风力发电形式由于受气候、环境等因素的影响，具有明显的波动性和间歇性，使得目前风力发电极易导致电网出现电压波动，而较大电压波动的出现极易使电网出现故障。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种实时感知的电网故障预防系统及方法，旨在解决风力发电的不稳定易造成电网故障的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种实时感知的电网故障预防方法，包括以下步骤：

通过风力检测设备获取风力发电区域内当前时间点的第一实时风速；

获取当前时间点后第一预设时间段内的第一风速变化区间；

根据所述第一风速变化区间和所述第一实时风速，获取所述第一预设时间段内的风速波动区间；

判断所述风速波动区间是否位于安全预设区间内；

当所述风速波动区间位于安全预设区间内时，电网正常工作；

当所述风速波动区间超出所述安全预设区间时，储能设备启动，以使所述储能设备辅助电网平稳电压。

优选的，所述当所述风速波动区间位于安全预设区间内时，电网正常工作的步骤，还包括：

获取各预警区域，并通过所述风力检测设备分别获取各预警区域内当前时间点的第二实时风速；

判断各所述第二实时风速和所述第一实时风速差值是否超出所述安全预设区间；

当所述风速差值没有超出所述安全预设区间时，所述电网正常工作；

当所述风速差值超出所述安全预设区间时，进入警戒状态。

优选的，所述当所述风速差值超出所述安全预设区间时，进入警戒状，还包括：

当风速差值超出安全预设区间时，判断各所述第二实时风速是否超出所述第一风速变化区间；

当第二预设时间段内各所述第二实时风速均没有超出所述第一风速变化区间时，所述电网正常工作；

当所述第二预设时间段内任一所述第二实时风速超出所述第一风速变化区间时，启动所述储能设备。

优选的，所述当所述第二预设时间段内任一所述第二实时风速超出所述第一风速变化区间时，启动所述储能设备的步骤，还包括：

根据所述风速差值超出所述安全预设区间的各所述预警区域，获取检测区域内当前时间的第三实时风速，其中，所述检测区域为所述风速差值超出所述安全预设区间的所述预警区域背离所述风力发电区域方向最近的人群聚集地；

获取所述检测区域内当前时间之前第三预设时间段的第二风速变化区间；

判断所述第三实时风速是否位于所述第二风速变化区间内；

当所述第三实时风速位于所述第二风速变化区间内时，关闭所述储能设备；

当所述第三实时风速超出所述第二风速变化区间内时，继续启动所述储能设备。

优选的，各所述预警区域围绕所述风力发电区域设置。

优选的，所述当所述风速波动区间超出所述安全预设区间时，储能设备启动，以使所述储能设备辅助电网平稳电压的步骤，包括：

当所述风速波动区间超出所述安全预设区间时，将所述第一预设时间段分割为若干平稳时间段和至少一波动时间段；

当实时时间位于任一所述平稳时间段内时，电网正常工作；

当所述实时时间位于任一所述波动时间段内时，储能设备启动，以使所述储能设备辅助电网平稳电压。

优选的，所述当所述实时时间位于任一所述波动时间段内时，储能设备启动，以使所述储能设备辅助电网平稳电压的步骤，包括：

当所述实时时间位于任一所述波动时间段内，且所述第一风速变化区间呈上升趋势时，所述电网向所述储能设备放电，以使所述电网电压平稳；

当所述实时时间位于任一所述波动时间段内，且所述第一风速变化区间呈下降趋势时，所述储能设备向所述电网放电，以使所述电网电压平稳。

优选的，所述储能设备包括电池组或抽水蓄能设备中至少一者。

为实现上述目的，本发明还提供一种实时感知的电网故障预防系统，应用如上述任一项所述的实时感知的电网故障预防方法。

本发明的技术方案中，风力检测设备实时获取风力发电区域的实时风速，并根据实时风速控制储能设备的使用，以使储能设备可以及时根据风速的变化去平稳电网的电压，避免因为风速变化较大使得电网超负荷工作，保证了电网的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实时感知的电网故障预防方法第一实施例的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，为实现上述目的，一种实时感知的电网故障预防方法，包括以下步骤：

步骤S10，通过风力检测设备获取风力发电区域内当前时间点的第一实时风速；

步骤S20，获取当前时间点后第一预设时间段内的第一风速变化区间；

步骤S30，根据第一风速变化区间和第一实时风速，获取第一预设时间段内的风速波动区间；

步骤S40，判断所述风速波动区间是否位于安全预设区间内；

步骤S50，当风速波动区间位于安全预设区间内时，电网正常工作；

步骤S60，当风速波动区间超出安全预设区间时，储能设备启动，以使储能设备辅助电网平稳电压。

具体的，第一预设时间段可以为12小时，这样可以便于安排平稳电网电压的工作计划。

具体的，第一风速变化区间为当地风力变化，可以通过网络渠道获取或直接从气象局渠道获取。从网络渠道获取，具体可以为通过计算机联网在各大气象网站分别获取气象数据，根据获取的气象数据中获取第一风速变化区间；从气象局渠道获取，具体可以为向当地气象局的信息获取端口发出气象信息获取请求，根据信息获取端口发送出的气象信息获取第一风速变化区间。为保证第一风速变化区间的获取速度和准确性，可以同时通过网络渠道和气象局渠道获取气象信息，当网络渠道的气象信息和气象局渠道的气象信息信息不相同时，以气象局辅导的气象信息为准。

具体的，风力检测设备包括固定式检测设备和移动式检测设备，固定式检测设备包括第一控制器、第一通讯单元、收纳筒、第一检测主体和升降器，第一控制器分别电连接第一通讯单元、第一检测主体和升降器；收纳筒用于埋入地下；升降器设置于收纳筒内，升降器用于驱动第一检测主体离开或进入收纳筒内；第一检测主体用于检测风力发电区域内固定位置的实时风速得到第一检测数据并将第一检测数据发送至第一控制器；第一控制器用于根据第一检测数据控制升降器将第一检测主体降至收纳筒内，避免大风导致第一检测主体受损；第一控制器还用于将第一检测主体发送的第一检测数据通过第一通讯单元发送至控制中心。

移动式检测设备包括移动车、第二控制器、第二通讯单元和第二检测主体，第二控制器、第二通讯单元和第二检测主体分别设置于移动车，第二控制器分别电连接第二通讯单元、第二检测主体和移动车，第二检测主体用于检测风力发电区域内巡逻路线的实时风速得到第二检测数据并将检测数据发送至第二控制器；移动车用于在风力发电区域内沿预设巡逻路线巡逻，以使第二检测主体检测风力发电区域内各处实时风速；第二控制器用于将第二检测主体发送的第二检测数据通过第二通讯单元发送至控制中心。风力检测设备包括固定式检测设备和移动式检测设备，使得风力检测设备可以在风力发电区域内多点采集实时风速，从而保证实时风速数据的准确。

具体的，预设巡逻路线沿线设置若干安全屋，当第二检测主体检测的巡逻路线的实时风速大于安全风速时，控制器控制移动车驶入距离最近的安全屋，避免大风对移动式检测设备造成损坏。安全屋内设置充能点，使得移动式检测设备可以避风时在安全屋内进行充能，同时安全屋还可以做为检修点存储维护工作，以供检修人员使用，这样可以供检修人员移动式检测设备同时使用，因为风力发电区域一般占地面积较大，有安全屋供检修人员使用可以方便检修人员对风力发电设备的维护，并且安全屋的功能多样化，提高安全屋的使用率。

本发明的技术方案中，风力检测设备实时获取风力发电区域的实时风速，并根据实时风速控制储能设备的使用，以使储能设备可以及时根据风速的变化去平稳电网的电压，避免因为风速变化较大使得电网超负荷工作，保证了电网的正常运行。

基于本发明实时感知的电网故障预防方法的第一实施例，本发明的第二实施例中，步骤S50，还包括：

步骤S70，获取各预警区域，并通过风力检测设备分别获取各预警区域内当前时间点的第二实时风速；

步骤S80，判断各第二实时风速和第一实时风速差值是否超出安全预设区间；

步骤S90，当风速差值没有超出安全预设区间时，电网正常工作；

步骤S100，当风速差值超出安全预设区间时，进入警戒状态。

警示区域用于检测风力发电区域外的风速是否发生变化，预警区域获取第二实时风速，再通过比对第二实时风速和第一实时风速，判断是否有风速变化的预兆。

具体的，风速差值为第一实时风速减去第二实时风速的差值，当风速差值超出安全预设区间时，说明风速即将变化或第一实时风速存在误差。

具体的，各预警区域分别位于风力发电区域外侧，各预警区域分别距离风力发电区域至少一公里，这样可以加大第一实时风速的检测范围，更加详细的获取风力数据。

基于本发明实时感知的电网故障预防方法的第二实施例，本发明的第三实施例中，步骤S100，包括：

步骤S101，当风速差值超出安全预设区间时，判断各第二实时风速是否超出第一风速变化区间；

步骤S102，当第二预设时间段内各第二实时风速均没有超出第一风速变化区间时，电网正常工作；

步骤S103，当第二预设时间段内任一第二实时风速超出第一风速变化区间时，启动储能设备。

进入警戒状态后，判断第二实时风速是否超过了第一风速变化区间，超出后证明第一风速变化区间可能出现误差，需要启动储能设备防备电网电压出现较大变化。

基于本发明实时感知的电网故障预防方法的第三实施例，本发明的第四实施例中，步骤S103，包括：

步骤S104，根据所述风速差值超出所述安全预设区间的各预警区域，获取检测区域内当前时间的第三实时风速，其中，检测区域为所述风速差值超出所述安全预设区间的预警区域背离风力发电区域方向最近的人群聚集地；

步骤S105，获取检测区域内当前时间之前第三预设时间段的第二风速变化区间；

步骤S106，判断第三实时风速是否位于第二风速变化区间内；

步骤S107，当第三实时风速位于第二风速变化区间内时，关闭储能设备；

步骤S108，当第三实时风速超出第二风速变化区间内时，继续启动储能设备。

检测区域为临近发电局域的小镇、乡村或城市，一般风力发电区域距离人员聚集地较远，通过获取检测区域的第二风速变化区间，可以判断是否出现剧烈的天气变化会影响到风力发电区域的正常工作。

具体的，步骤S108，还包括：

步骤S109，在当前时间点向有关部门请求获取风力发电区域最新的实时风力等级预报；

步骤S110，比对实时风力等级预报和第一实时风速；

步骤S111，当实时风力等级预报和第一实时风速不符时，向相关部门发送警报，提醒该地区出现异常气象；

步骤S112，当实时风力等级预报和第一实时风速相符时，根据实时风力等级预报确定新的预防电网故障方案。

具体的，步骤S111，包括：

S112，当实时风力等级预报和第一实时风速不符时，排出无人机获取检测区域至预警区域之间的实际气象图像，并将气象图像和警报同时发送至相关部门发送警报，提醒该地区出现异常气象。

通过无人机获取预警区域和检测区域之间的实际图像，以防出现极端气候(例如，龙卷风等)，通知相关部门及时处理。

各预警区域围绕风力发电区域设置。具体的，各预警区域可以在风力发电区域外围围合一圈，以得到风力发电区域外围各个方向的第二实时风速。

具体的，步骤S70，包括：

步骤S71，通过风力检测设备获取第一实时风速的风向；

步骤S72，根据第一实时风速的风向确定位于风力发电区域对应方向的预警区域；(例如，第一实时风速的风向为东风，对应方向的预警区域为位于风力发电区域东方的预警区域)

步骤S73，通过风力检测设备获取对应方向的各预警区域内当前时间点的第二实时风速。

根据第一实时风速的风向确定需要获取第二实时风速的预警区域，这样可以减少运算数据降低控制中心的运行负荷。

具体的，各预警区域按风力发电区域的往年气象记录信息设置(例如风力发电区域，常年是东北风，在风力发电区域的东方、西方、南方和北方设置预警区域后，还在风力发电区域的东北方设置预警区域)，方便快速并详细的获取风力风向状态。

基于本发明实时感知的电网故障预防方法的第一实施例至第四实施例，本发明的第五实施例中，步骤S60，包括：

步骤S61，当风速波动区间超出安全预设区间时，将第一预设时间段分割为若干平稳时间段和至少一波动时间段；

步骤S62，当实时时间位于任一平稳时间段内时，电网正常工作；

步骤S63，当实时时间位于任一波动时间段内时，储能设备启动，以使储能设备辅助电网平稳电压。

通过将第一预设时间段分割为平稳时间段和波动时间段，以使储能设备的控制更加精细化，保证电网运行更加顺畅。

基于本发明实时感知的电网故障预防方法的第五实施例，本发明的第六实施例中，步骤S63，包括：

步骤S64，当实时时间位于任一波动时间段内，且第一风速变化区间呈上升趋势时，电网向储能设备放电，以使电网电压平稳；

步骤S65，当实时时间位于任一波动时间段内，且第一风速变化区间呈下降趋势时，储能设备向电网放电，以使电网电压平稳。

储能设备包括电池组或抽水蓄能设备中至少一者。

一种实时感知的电网故障预防系统，应用如上述实施例的实时感知的电网故障预防方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种实时感知的电网故障预防方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过风力检测设备获取风力发电区域内当前时间点的第一实时风速；

获取当前时间点后第一预设时间段内的第一风速变化区间，第一风速变化区间为当地风力变化；

根据所述第一风速变化区间和所述第一实时风速，获取所述第一预设时间段内的风速波动区间；

判断所述风速波动区间是否位于安全预设区间内；

当所述风速波动区间位于安全预设区间内时，电网正常工作；

当所述风速波动区间超出所述安全预设区间时，储能设备启动，以使所述储能设备辅助电网平稳电压。

2.根据权利要求1所述的实时感知的电网故障预防方法，其特征在于，所述当所述风速波动区间位于安全预设区间内时，电网正常工作的步骤，还包括：

获取各预警区域，并通过所述风力检测设备分别获取各预警区域内当前时间点的第二实时风速；

判断各所述第二实时风速和所述第一实时风速差值是否超出所述安全预设区间；

当所述风速差值没有超出所述安全预设区间时，所述电网正常工作；

当所述风速差值超出所述安全预设区间时，进入警戒状态。

3.根据权利要求2所述的实时感知的电网故障预防方法，其特征在于，所述当所述风速差值超出所述安全预设区间时，进入警戒状，还包括：

当风速差值超出安全预设区间时，判断各所述第二实时风速是否超出所述第一风速变化区间；

当第二预设时间段内各所述第二实时风速均没有超出所述第一风速变化区间时，所述电网正常工作；

当所述第二预设时间段内任一所述第二实时风速超出所述第一风速变化区间时，启动所述储能设备。

4.根据权利要求3所述的实时感知的电网故障预防方法，其特征在于，所述当所述第二预设时间段内任一所述第二实时风速超出所述第一风速变化区间时，启动所述储能设备的步骤，还包括：

根据所述风速差值超出所述安全预设区间的各所述预警区域，获取检测区域内当前时间的第三实时风速，其中，所述检测区域为所述风速差值超出所述安全预设区间的所述预警区域背离所述风力发电区域方向最近的人群聚集地；

获取所述检测区域内当前时间之前第三预设时间段的第二风速变化区间；

判断所述第三实时风速是否位于所述第二风速变化区间内；

当所述第三实时风速位于所述第二风速变化区间内时，关闭所述储能设备；

当所述第三实时风速超出所述第二风速变化区间内时，继续启动所述储能设备。

5.根据权利要求2所述的实时感知的电网故障预防方法，其特征在于，各所述预警区域围绕所述风力发电区域设置。

6.根据权利要求1-5任一所述的实时感知的电网故障预防方法，其特征在于，所述当所述风速波动区间超出所述安全预设区间时，储能设备启动，以使所述储能设备辅助电网平稳电压的步骤，包括：

当所述风速波动区间超出所述安全预设区间时，将所述第一预设时间段分割为若干平稳时间段和至少一波动时间段；

当实时时间位于任一所述平稳时间段内时，电网正常工作；

当所述实时时间位于任一所述波动时间段内时，储能设备启动，以使所述储能设备辅助电网平稳电压。

7.根据权利要求6所述的实时感知的电网故障预防方法，其特征在于，所述当所述实时时间位于任一所述波动时间段内时，储能设备启动，以使所述储能设备辅助电网平稳电压的步骤，包括：

当所述实时时间位于任一所述波动时间段内，且所述第一风速变化区间呈上升趋势时，所述电网向所述储能设备放电，以使所述电网电压平稳；

当所述实时时间位于任一所述波动时间段内，且所述第一风速变化区间呈下降趋势时，所述储能设备向所述电网放电，以使所述电网电压平稳。

8.根据权利要求1-5任一所述的实时感知的电网故障预防方法，其特征在于，所述储能设备包括电池组或抽水蓄能设备中至少一者。

9.一种实时感知的电网故障预防系统，其特征在于，应用如权利要求1至8中任一项所述的实时感知的电网故障预防方法。

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