[发明专利]基于电力物联网平台的电力实时监控系统

权利要求书

1.基于电力物联网平台的电力实时监控系统，包括供电网、连接在供电网上的若干个用电单元和若干个设置在不同位置的抽水蓄能发电站；抽水蓄能发电站包括水库、水轮机、以及两端分别对接连接在水库出水口上和水轮机的进水口上并能将水库的水引到水轮机的管道；其特征在于，在抽水蓄能发电站内还分别设有存电量控制发电效率策略模块、存储器、并网装置和控制器；并网装置包括分别与控制器相连接的一号变压器、一号电压采样电路、开关K1、充电器、储能电池组、开关K2、逆变器、过滤器、二号变压器、二号电压采样电路、开关K3和三号电压采样电路；一号变压器的输入端和充电器的输入端均连接在抽水蓄能发电站的电源输出端上；一号变压器的输出端和一号电压采样电路的采集端均连接在开关K1的一端，开关K1的另一端连接在供电网上；储能电池组的充电端与充电器的输出端连接，开关K3的两端分别连接在储能电池组的放电端和逆变器的输入端，逆变器的输出端连接在过滤器的输入端，过滤器的输出端连接在二号变压器的输入端，二号变压器的输出端和二号电压采样电路的采样端均连接在开关K2的一端，开关K2的另一端连接在供电网上；三号电压采样电路的采样端连接在供电网上；存电量控制发电效率策略模块和存储器分别与控制器相连接；

沿着管道还在管道上设有若干个侧孔，这若干个侧孔设置在管道的不同高度处；在每个侧孔上分别设有调压装置；调压装置包括连接管和调压腔，调压腔竖直布置，调压腔的内腔侧壁为竖直壁，在调压腔的上顶面上设有通气口，在调压腔的下底面上设有下通孔，在调压腔的腔内上下密闭滑动设有密闭滑块；在位于密闭滑块下方的调压腔的腔内设有下限位圈，在位于密闭滑块上方的调压腔的腔内设有上顶杆，一根弹簧的两端分别固定连接在上顶杆的下表面上和密闭滑块的上表面上；连接管的两端分别对接连接在管道的侧孔上和调压腔下底面的下通孔上；在连接管上设有控制端与控制器相连接的电磁阀。

2.根据权利要求1所述的基于电力物联网平台的电力实时监控系统，其特征在于，抽水蓄能发电站还包括下水池、中转池、设有下抽水泵并且能将下水池的水抽到中转池中的下抽水管和设有上抽水泵并且能将中转池的水抽到水库中的上抽水管；并且中转池设置在水库和下水池之间；在水库中设有能检测水库水位高度的水库水位传感器，在中转池中设有能检测中转池水位高度的中转池水位传感器；下抽水管的上下管口分别布置在中转池的池口上和下水池内，上抽水管的上下管口分别布置在水库的池口上和中转池内；水库水位传感器、中转池水位传感器、上抽水泵的控制端和下抽水泵的控制端分别与控制器相连接；从水轮机出去的水由一个排水管引入下水池中。

3.根据权利要求2所述的基于电力物联网平台的电力实时监控系统，其特征在于，抽水蓄能发电站还包括显示器和语音提示器，显示器和语音提示器分别与控制器相连接。

4.根据权利要求3所述的基于电力物联网平台的电力实时监控系统，其特征在于，抽水蓄能发电站还包括分别与控制器相连接的模拟信号输入调理电路和用电调节旋钮。

5.根据权利要求4所述的基于电力物联网平台的电力实时监控系统，其特征在于，抽水蓄能发电站还包括抽水泵异常检测方法，所示抽水泵异常检测方法如下：

预先在存储器中存储有下抽水泵在不同抽水速度下对应的用电档位；使用时，用户将用电调节旋钮由用电最小档位缓慢向用电最大档位调节，模拟信号输入调理电路检测用电调节旋钮每个用电档位对应的抽水速度，控制器判断检测得到的每个用电档位对应的下抽水泵的抽水速度是否达到预先存储的该用电档位对应的抽水速度的正常范围；如果抽水速度没有达到正常范围则判断故障，控制器控制显示器显示下抽水泵抽水速度异常的信息，并控制语音提示器发出语音报警提示，否则，控制器控制显示器输出下抽水泵抽水速度正常的信息。

6.根据权利要求1所述的基于电力物联网平台的电力实时监控系统，其特征在于，所述存电量控制发电效率策略模块的存电量控制发电效率最优策略实现方法如下：

由于抽水蓄能发电站的发电效率和存电量需要稳定在预先设定的水平范围内才能满足抽水蓄能发电站的持续发电功能；若卖电量是能准确预测的，则可根据存电量控制发电效率策略：

首先获得最优控制函数；

记时刻t的存电量为x(t)，单位时间的发电量和卖电量分别为u(t)和v(t)，则他们满足

其中v(t)是已知函数，

预先设定的发电率和存电量分别记为u₀和x₀，使发电率u(t)和存电量x(t)尽量分别稳定在u₀和x₀的水平上，求控制函数u(t)后得到二次型目标函数

达到最小值，其中T是任意给定的时间，是加权因子，用来调节u(t)稳定和x(t)稳定二者之间的重要程度，并应用具有时间倒数的量纲；

在(1)、(2)中存电量x(t)是状态函数，为确定起见不妨设t＝0和t＝T时存电量为零，即固定端点条件

x(0)＝0，x(T)＝0 (3)

另外，实际上对发电率和存电量都会有约束条件限制，将该约束条件记为

0≤u(t)≤u_m，0≤x(t)≤x_m (4)

在约束条件(1)、(3)、(4)下求u(t)使得(2)式的泛函数F达到最小值；

从(1)式中解出u(t)代入(2)式，并将其写成x(t)的泛函数

暂不考虑条件(4)，则(3)、(5)构成一个固有端点的泛函数极值问题，用变法求解得到最有解x(t)后再代入(1)，即可获得最优控制函数；

然后根据易于观测的状态x就能决定控制量u；

为简化求解过程，设卖电量为已知常数，即

v(t)＝v₀ (6)

用(6)代入(5)式，根据欧拉方程可得最优解x(t)应满足方程

即

方程(7)在端点条件(3)下的解为

将(8)代入(1)式得

(8)和(9)分别为最优状态函数和最优控制函数；

由(8)、(9)两式得到

令T→∞，则对任意有限t，上式右端最后一项趋于零，于是有

上述(11)式表明，根据存电量状态x就能直接确定发电率控制函数u，而不涉及时间自变量t，并且当x增加时u减小，这种控制方式称为状态负反馈，该状态负反馈根据易于观测的状态x就能决定控制量u；

最后要获得约束条件(4)的原问题的最优解；

考察约束条件(4)，利用双曲函数可将(8)、(9)两式重新表示为

根据(12)、(13)式画出最优解x(t)和u(t)的示意图，并从该示意图中可看出，只要x_m≥x₀，就有0≤x(t)≤x_m，即x(t)满足条件(4)；而给出的参数x_m和x₀自然应该有x_m≥x₀，另一方面，因为

所以只要u(0)≤u_m，u(T)≥0，就有0≤u(t)≤u_m，在这样的条件下(8)、(9)两式给出的x(t)、u(t)也是考虑到约束条件(4)的原问题的最优解；从而即可得到存电量控制发电效率的最优策略。