智能電網(wǎng)監(jiān)控中的分布式復(fù)雜事件處理技術(shù)研究.pdf

1、智能電網(wǎng)將逐步推廣分布式能源高滲透率、電動(dòng)汽車與雙向互動(dòng)技術(shù)，涌現(xiàn)的大量主動(dòng)實(shí)體及其智能監(jiān)控系統(tǒng)將涉及海量測(cè)量流式數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換通信與系統(tǒng)高度復(fù)雜性，建立實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)分析、高反應(yīng)性與可擴(kuò)展的大數(shù)據(jù)流式計(jì)算管理平臺(tái)尤為關(guān)鍵。本文分析了智能電網(wǎng)分布式實(shí)時(shí)監(jiān)控特征，數(shù)據(jù)密集型監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)分析應(yīng)用需求，應(yīng)用以數(shù)據(jù)為中心基于發(fā)布/訂閱(P/S)的實(shí)時(shí)消息中間件，建立高度分布、異構(gòu)、動(dòng)態(tài)與自組織的主動(dòng)實(shí)體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流在線實(shí)時(shí)收集與共享的分布

2、式大數(shù)據(jù)管理應(yīng)用架構(gòu);基于復(fù)雜事件處理(CEP)研究智能電網(wǎng)高性能流式計(jì)算、模式匹配與主動(dòng)響應(yīng)決策應(yīng)用技術(shù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出建立專業(yè)化的智能電網(wǎng)監(jiān)控分布式實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以滿足能源物聯(lián)網(wǎng)中物理上高度分布、異構(gòu)、動(dòng)態(tài)與自組織的自治實(shí)體為核心的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)計(jì)算與反應(yīng)性控制需求。基于最新通用大數(shù)據(jù)流式計(jì)算架構(gòu)模式分析，提出面向智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)專業(yè)化的事件驅(qū)動(dòng)的分布式流式數(shù)據(jù)處理應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)，采用基于復(fù)雜事件處理技術(shù)(

3、CEP)的多源事件流實(shí)時(shí)在線查詢和模式匹配的處理層與基于P/S的DDS通信服務(wù)的消息層的分層獨(dú)立設(shè)計(jì)模式，構(gòu)成分布式CEP的流式計(jì)算體系，同時(shí)給出其關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)與需求側(cè)雙向互動(dòng)應(yīng)用的案例分析。⑵在ICT中，智能電網(wǎng)在線監(jiān)控應(yīng)用屬于分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)集成，其實(shí)時(shí)通信技術(shù)成為研究焦點(diǎn);本文提出了基于DDS建立智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)P/S通信服務(wù)的架構(gòu)模型與信息安全部署設(shè)計(jì)。基于DDS的智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)通信服務(wù)需要遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系，針對(duì)智能電網(wǎng)IE

4、C61850通信標(biāo)準(zhǔn)的抽象通信服務(wù)接口(ACSI)具體映射實(shí)現(xiàn)的不一致和復(fù)雜性的難點(diǎn)問(wèn)題，本文應(yīng)用DDS實(shí)時(shí)中間件支持通用化的基于P/S模式的IEC61850通信實(shí)現(xiàn)方法，提出模型驅(qū)動(dòng)軟件開(kāi)發(fā)(MDSD)的基于DDS的IEC61850ACSI的統(tǒng)一映射實(shí)現(xiàn)方法，支持QoS通信策略的動(dòng)態(tài)配置;并給出智能變電站GOOSE多播通信案例分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。面向IEC61850元模型的DDS映射實(shí)現(xiàn)具有簡(jiǎn)捷實(shí)用性，由自描述SCL配置語(yǔ)言易于實(shí)現(xiàn)通用化

5、的ACSI通信統(tǒng)一動(dòng)態(tài)配置管理。進(jìn)一步工作將開(kāi)發(fā)基于DDS的用戶配置實(shí)用化軟件。⑶梳理了分布式CEP事件模型與應(yīng)用體系;提出適合智能電網(wǎng)監(jiān)控的語(yǔ)義CEP事件本體模型與語(yǔ)義查詢處理流程;以及主動(dòng)配電網(wǎng)(ADN)分層監(jiān)控中基于DDS的分布式多CEP Agent服務(wù)的應(yīng)用部署方法。事件模型標(biāo)準(zhǔn)化是支持對(duì)事件的采集、通信、存儲(chǔ)與分析，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行動(dòng)態(tài)反應(yīng)性的基礎(chǔ)性問(wèn)題。電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)交互中存在海量數(shù)據(jù)與事件的信息交換，目前規(guī)范了CIM數(shù)據(jù)交換

6、標(biāo)準(zhǔn)，但表達(dá)動(dòng)態(tài)特性的事件交換標(biāo)準(zhǔn)仍沒(méi)有制定。本文研究建立智能電網(wǎng)語(yǔ)義CEP系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化的事件本體模型;作為案例分析，設(shè)計(jì)了AMI監(jiān)測(cè)類事件本體知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)事件流的主題、時(shí)間與空間的語(yǔ)義及其關(guān)聯(lián)的知識(shí)表示，提高語(yǔ)義CEP基于知識(shí)庫(kù)的模式匹配與查詢能力。⑷研究了智能電網(wǎng)用戶需求側(cè)雙向互動(dòng)關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)問(wèn)題，本文提出了自動(dòng)需求響應(yīng)(ADR)系統(tǒng)中基于DDS/CEP的分布式監(jiān)控服務(wù)集成架構(gòu)，以及與用戶雙向互動(dòng)的需求響應(yīng)性能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)

7、分析方法;并開(kāi)發(fā)了分布式CEP用戶響應(yīng)性能計(jì)算仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。ADR是體現(xiàn)智能電網(wǎng)與用戶雙向互動(dòng)，適應(yīng)分布式能源高滲透率的最佳應(yīng)用。本文基于OpenADR通用事件模型和IECPC118智能電網(wǎng)用戶接口標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展了ADR系統(tǒng)的雙向互動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用研究。以用戶基線負(fù)荷與需求響應(yīng)性能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)分析為案例，定義CEP服務(wù)節(jié)點(diǎn)功能;設(shè)計(jì)ADR事件驅(qū)動(dòng)的需求側(cè)事件模型及查詢算法;提出擴(kuò)展CEP引擎的實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)流混合查詢算法及其性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試，開(kāi)

8、發(fā)了分布式的ADR CEP用戶響應(yīng)性能在線計(jì)算仿真實(shí)驗(yàn)。進(jìn)一步工作將探索在大規(guī)?？焖貯DR中分布式CEP監(jiān)控服務(wù)集成的實(shí)際應(yīng)用潛力。⑸提出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能電表非線性負(fù)荷序列分段預(yù)測(cè)新穎算法。目前基于核方法(KM）的非參數(shù)模型是繼人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的富有前景的短期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。本文提出模糊C聚類與基于KM的非參數(shù)模型的組合預(yù)測(cè)算法，并采用某地區(qū)實(shí)際負(fù)荷數(shù)據(jù)的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)與誤差分析，驗(yàn)證組合模型具有較高的預(yù)測(cè)精度。模型簡(jiǎn)單可靠、訓(xùn)練參數(shù)少、具有良好