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、電動汽車與雙向互動技術(shù)，涌現(xiàn)的大量主動實體及其智能監(jiān)控系統(tǒng)將涉及海量測量流式數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)交換通信與系統(tǒng)高度復(fù)雜性，建立實時在線監(jiān)測分析、高反應(yīng)性與可擴展的大數(shù)據(jù)流式計算管理平臺尤為關(guān)鍵。本文分析了智能電網(wǎng)分布式實時監(jiān)控特征，數(shù)據(jù)密集型監(jiān)測大數(shù)據(jù)在線實時分析應(yīng)用需求，應(yīng)用以數(shù)據(jù)為中心基于發(fā)布/訂閱(P/S)的實時消息中間件，建立高度分布、異構(gòu)、動態(tài)與自組織的主動實體監(jiān)測數(shù)據(jù)流在線實時收集與共享的分布

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)高性能流式計算、模式匹配與主動響應(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)控分布式實時大數(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)、動態(tài)與自組織的自治實體為核心的實時在線監(jiān)測計算與反應(yīng)性控制需求?；谧钚峦ㄓ么髷?shù)據(jù)流式計算架構(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)的多源事件流實時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)的消息層的分層獨立設(shè)計模式，構(gòu)成分布式CEP的流式計算體系，同時給出其關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)與需求側(cè)雙向互動應(yīng)用的案例分析。⑵在ICT中，智能電網(wǎng)在線監(jiān)控應(yīng)用屬于分布式實時系統(tǒng)集成，其實時通信技術(shù)成為研究焦點;本文提出了基于DDS建立智能電網(wǎng)實時P/S通信服務(wù)的架構(gòu)模型與信息安全部署設(shè)計?；贒DS的智能電網(wǎng)實時通信服務(wù)需要遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系，針對智能電網(wǎng)IE

4、C61850通信標(biāo)準(zhǔn)的抽象通信服務(wù)接口(ACSI)具體映射實現(xiàn)的不一致和復(fù)雜性的難點問題，本文應(yīng)用DDS實時中間件支持通用化的基于P/S模式的IEC61850通信實現(xiàn)方法，提出模型驅(qū)動軟件開發(fā)(MDSD)的基于DDS的IEC61850ACSI的統(tǒng)一映射實現(xiàn)方法，支持QoS通信策略的動態(tài)配置;并給出智能變電站GOOSE多播通信案例分析與實驗驗證。面向IEC61850元模型的DDS映射實現(xiàn)具有簡捷實用性，由自描述SCL配置語言易于實現(xiàn)通用化

5、的ACSI通信統(tǒng)一動態(tài)配置管理。進一步工作將開發(fā)基于DDS的用戶配置實用化軟件。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)控的語義CEP事件本體模型與語義查詢處理流程;以及主動配電網(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)化是支持對事件的采集、通信、存儲與分析，提高電力系統(tǒng)運行動態(tài)反應(yīng)性的基礎(chǔ)性問題。電力系統(tǒng)動態(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)動態(tài)特性的事件交換標(biāo)準(zhǔn)仍沒有制定。本文研究建立智能電網(wǎng)語義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)計了AMI監(jiān)測類事件本體知識庫系統(tǒng)，實現(xiàn)對監(jiān)測事件流的主題、時間與空間的語義及其關(guān)聯(lián)的知識表示，提高語義CEP基于知識庫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)雙向互動關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)問題，本文提出了自動需求響應(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的需求響應(yīng)性能實時在線監(jiān)測

7、分析方法;并開發(fā)了分布式CEP用戶響應(yīng)性能計算仿真實驗進行驗證。ADR是體現(xiàn)智能電網(wǎng)與用戶雙向互動，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)，開展了ADR系統(tǒng)的雙向互動技術(shù)的應(yīng)用研究。以用戶基線負(fù)荷與需求響應(yīng)性能實時在線監(jiān)測分析為案例，定義CEP服務(wù)節(jié)點功能;設(shè)計ADR事件驅(qū)動的需求側(cè)事件模型及查詢算法;提出擴展CEP引擎的實時與歷史數(shù)據(jù)流混合查詢算法及其性能實驗測試，開

8、發(fā)了分布式的ADR CEP用戶響應(yīng)性能在線計算仿真實驗。進一步工作將探索在大規(guī)模快速ADR中分布式CEP監(jiān)控服務(wù)集成的實際應(yīng)用潛力。⑸提出數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能電表非線性負(fù)荷序列分段預(yù)測新穎算法。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)測算法，并采用某地區(qū)實際負(fù)荷數(shù)據(jù)的詳細(xì)實驗與誤差分析，驗證組合模型具有較高的預(yù)測精度。模型簡單可靠、訓(xùn)練參數(shù)少、具有良好