[发明专利]一种基于网格化的配电网剩余供电容量监控预警系统

权利要求书

1.一种基于网格化的配电网剩余供电容量监控预警系统，其特征在于，包括：网格划分模块、用电信息采集模块、线路负荷量计算模块、供电容量估算模块和预警模块；

所述网格划分模块，用于将配电网划分为多个供电网格，其中，每个供电网格中包括多条10kV的供电线路和多条备用线路，其中，供电线路满足N-1原则；

所述用电信息采集模块，用于采集各供电网格的用电信息；

所述线路负荷量计算模块，用于根据得到的各供电网格的用电信息，计算各供电网格的用电负荷量；

所述供电容量估算模块，用于根据得到的各供电网格的用电负荷量，对各供电网格的剩余供电容量进行估算，若计算得到的供电网格的剩余供电容量低于预设的最低剩余供电容量阈值，则发送驱动指令至所述预警模块，以驱动所述预警模块发出预警信号；

所述用电信息采集模块包括多个传感监测节点和一个基站设备；多个传感监测节点和一个基站设备构成一个无线传感器网络；

其中，所述传感监测节点用于感测其所在位置处的用电信息，并转发至所述基站设备；所述基站设备部署于监测区域的中心位置，其用于汇聚各传感监测节点感测的用电信息，并转发至所述线路负荷量计算模块；

多个传感监测节点和一个基站设备按照预设的分层机制构建一个多层次的无线传感器网络；

所述的按照预设的分层机制构建一个多层次的无线传感器网络，具体是：

(1)将监测区域网格化为一组大小相同的正六边形子区域，具体地，以所述基站设备作为正六边形中心，以R₀为半径，做一正六边形；在此基础上，依据距离该基站设备的远近逐步向外分层，直至覆盖整个监测区域，从而得到一组大小相同的正六边形子区域；

(2)所述基站设备向全网广播管理员竞选指令，其中，所述竞选指令包括：能够担任管理员的最低标准；

(3)接收到所述管理员竞选指令的传感监测节点之间进行信息交互，并利用下式确定自身是否有资格竞选管理员；

若则代表该传感器监测节点有资格参与管理员竞选，并将其加入到候选管理员的集合Θ中；

式中，为正六边形子区域j内的传感器监测节点S_a的竞争力值，Q_min为预设定的能够担任管理员的最低标准，即最低竞争力值，r为轮数，表示正六边形子区域j内的传感器监测节点S_a通信覆盖区域，Ω_j为正六边形子区域j的覆盖区域，为两者重叠区域内的传感器监测节点数，H_j为正六边形子区域j内的传感器监测节点数，为传感器监测节点S_a的风险系数，为传感器监测节点S_a与基站设备之间的空间距离，为当前轮次传感器监测节点S_a的剩余能量值，E₁为接收单位数据所需消耗的能量值，E₂将接收到的全部数据转发至基站设备所需消耗的能量值，为空间影响度因子，为时间影响度因子，α₁、α₂为预设的权重系数；

遍历所有传感器监测节点，得到一个候选管理员的集合Θ；

(4)根据得到的集合Θ，所述基站设备进一步确定各正六边形子区域的真正管理员，而剩余传感器监测节点作为普通成员，加入到其所在子区域的真正管理员中，成为该真正管理员的下属成员，最终得到一个多层次的无线传感器网络。

2.根据权利要求1所述的配电网剩余供电容量监控预警系统，其特征在于，还包括：可视化展示模块；

所述可视化展示模块，用于接收所述供电容量估算模块估算得到的各供电网格的剩余供电容量值，并进行展示。

3.根据权利要求1所述的配电网剩余供电容量监控预警系统，其特征在于，所述用电信息包括：输电电压、输电电流、输电功率和温度。

4.根据权利要求1所述的配电网剩余供电容量监控预警系统，其特征在于，所述供电网格的剩余供电容量可通过下式计算得到：

式中，V_i表示供电网格i的剩余供电容量，N_i表示供电网格i内的供电线路条数，N_i′表示供电网格i内的备用线路条数，I为电流值，I＝441A，V为电压值，V＝10kV，Load_i,max为供电网格i的年度中最高负荷日的用电负荷量。