CN109067871B - 一种电力泛在智能云架构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电力泛在智能云架构，包括：电网智能终端、泛在通信网络和电网控制系统；其中所述电网智能终端与所述电网控制系统之间利用所述泛在通信网络进行信息传输。本发明中，泛在通信网络将电网智能终端与电网控制系统联系在一起，使得电网控制系统可以收集生产运行的实时信息，也可以快速定向发送控制命令给电网智能终端，因此本发明中的电力泛在智能云架构，不同于传统电力通信网基于星形或树形拓扑的集中式通信及信息处理模式，能够在通信实时性、可靠性、处理及时性等多方面满足业务通信要求。

Description

一种电力泛在智能云架构

技术领域

本发明涉及智能电网领域，特别涉及一种电力泛在智能云架构。

背景技术

智能电网是在传统电力系统基础上，通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术，形成的新一代电力系统，具有高度信息化、自动化、互动化等特征，可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。

智能电网需要电力通信网提供强而有力的基础通信支撑。随着互联网、物联网技术、工业互联网技术的不断发展，电力行业的各种新技术、新智能设备逐步展开应用，使得电网的业务类型越来越丰富，对电力通信及信息处理模式提出全新的挑战。

传统电力通信网络需要为电力系统的业务运行提供安全、可靠、稳定的信息传输通道，通常分为骨干网和接入网。一般而言，35kV以上的电力骨干通信网均具备完善的全光骨干网络和可靠高效数据网络，光纤资源已实现35kV及以上厂站、自有物业办公场所/营业所全覆盖。35kV以下的配用电通信，由于点多面广，且光纤覆盖建设成本高、运维难度大，通常使用无线通信技术承载。尽管使用的具体通信技术不同，但该信息传输通道运行工作方式与电力业务逻辑相匹配，即均是采用星形或树形拓扑架构，将分散的电力业务节点的数据传输至集中的主站系统或数据中心进行处理，从而实现智能电网可靠、高效、经济和安全的运行。

随着智能电网中海量设备实时监测或控制、态势感知、故障监测等新型业务的快速增长，传统电力通信网基于星形和树形拓扑的集中式通信及信息处理模式已难以在通信实时性、可靠性、处理及时性等方面满足业务通信要求。例如智能电网涉及海量小数据、高频率传递的业务节点，该类节点通常装配简单的传感器，其本身生产的信息量很少，每次向网络传送的数据分组亦非常小。但对于实时监测的应用，其终端产生数据的周期很短，从而向网络传送数据的频率就会很高。在现有集中式通信及处理的框架下难以满足如此高频次的小数据的连接与管理。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电力泛在智能云架构，以解决现有技术中集中式框架通讯与管理不及时的问题，提供一种更加安全可靠地运行方式。其具体方案如下：

一种电力泛在智能云架构，包括：电网智能终端、泛在通信网络和电网控制系统；其中：

所述电网智能终端与所述电网控制系统之间利用所述泛在通信网络进行信息传输。

优选的，所述电网智能终端包括：

状态监测装置和/或驱动装置。

优选的，所述电网智能终端还包括虚拟智能传感终端；

所述虚拟智能传感终端中包括：

数据获取装置，用于获取多种来源的信息数据；

数据处理装置，用于对所述信息数据进行初步处理；

通信端口，用于与所述泛在通信网络进行数据传输；

数据管理装置，用于执行所述通信端口接收的信息处理命令。

优选的，所述数据获取装置具体用于：

获取状态监测装置和/或驱动装置和/或网络信息平台的信息数据。

优选的，所述数据处理装置具体用于：

对所述信息数据进行压缩整合和/或阈值过滤。

优选的，所述数据管理装置还用于：

对初步处理后的所述信息数据进行分析和/或存储和/或修改。

优选的，所述通信端口接收的信息处理命令包括：

通过所述数据获取装置获取所述信息处理命令对应的信息数据；

和/或在所述数据管理装置存储的信息数据中查询所述信息处理命令对应的信息数据；

和/或处理所述信息处理命令对应的数据信息。

优选的，所述泛在通信网络包括：

3GPP蜂窝网络和/或局域网络和/或广域物联网络。

优选的，所述电网控制系统包括：

配电自动化系统，和/或计量自动化系统，和/或地理信息系统，和/或自动巡检系统，和/或互联网应用系统，和/或电网数据中心。

优选的，所述电力泛在智能云架构还包括：

服务器，用于设定所述电网智能终端和所述电网控制系统的规则逻辑，并接收待执行的任务；

管理器，用于根据所述规则逻辑选择对应的所述电网控制系统和所述电网智能终端，以执行所述任务。

本发明公开了一种电力泛在智能云架构，包括：电网智能终端、泛在通信网络和电网控制系统；其中所述电网智能终端与所述电网控制系统之间利用所述泛在通信网络进行信息传输。本发明中，泛在通信网络将电网智能终端与电网控制系统联系在一起，使得电网控制系统可以收集生产运行的实时信息，也可以快速定向发送控制命令给电网智能终端，因此本发明中的电力泛在智能云架构，不同于传统电力通信网基于星形或树形拓扑的集中式通信及信息处理模式，能够在通信实时性、可靠性、处理及时性等多方面满足业务通信要求。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种电力泛在智能云架构的结构分布图；

图2为本发明实施例中一种电力泛在智能云架构局部的结构分布图；

图3为本发明实施例中一种电力泛在智能云架构的应用示意图。

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做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。

可以看出，智能电网的各类智能设备构成了一个典型的分布式传感应用场景，即海量的智能设备能够感知其环境，并作为单个传感器或一组传感器进行相互连接和互相协作，让每个智能设备都能够与电网甚至互联网的其他设备、应用系统等进行数据交互，使得电网可以监视其自身运行情况，收集生产运行的实时信息，从而创建一种泛在的传感能力，实现电力泛在传感云，使得通过集成设备、通信、数据、处理等实现系统优化控制成为可能。

本发明即针对上述需求，从智能电网最末端的传感应用需求出发，提出一种电力泛在智能云架构的思路，对智能电网设备、通信网络、信号处理、数据存储等进行集成，构建虚拟智能传感器模型以及智能传感服务模型，进而基于泛在通信网实现电力泛在智能云架构的构建。

本发明实施例公开了一种电力泛在智能云架构，参见图1所示，包括：电网智能终端1、泛在通信网络2和电网控制系统3；其中：

所述电网智能终端1与所述电网控制系统3之间利用所述泛在通信网络2进行信息传输。

一般来说，电网智能终端1通常包括广泛应用于电力的PDA(Personal DigitalAssistant，手持电脑)作业终端、应急抢修车、安全头盔、巡检机器人、电压/电流监测仪、配备RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)的资产、温湿度传感器、风速传感器、雷电传感器等。该类电网智能终端的特征是：具备一定的传感与通信能力，部分设备还具备简单的计算处理能力。

而泛在通信网络2一般是一张异构的通信网，既可包括现有电网所使用的3GPP蜂窝网络(包括GPRS/CDMA/LTE等)，也可包括WiFi、蓝牙、基于802.15.4的Zigbee等局域网络，还可以包括NB_IoT、LoRa等低功耗广域物联网等。泛在通信网络2是利用广域以及局域的各类通信技术，实现电网智能设备间的互联、电网智能终端到电网控制系统3的连接。

电网控制系统3，通常是智能电网的各类应用系统(包括典型的配电自动化、计量自动化系统，地理信息系统GIS，自动巡检系统，以及对应于电网智能设备的监测系统如资产管理系统、雷电/覆冰监测系统等)、互联网应用系统(如天气/交通等公共服务平台、新闻通报平台、舆情监控系统等)，还包括电网数据中心。

在本实施例的电力泛在智能云架构中，可以将电力智能终端1看做是底层数据信息网络平台，直接获取较为简单的数据信息或执行命令；泛在通信网络2是与传统通信模式不同的、范围更为广泛、通讯更为及时的通信网络，其特性优于传统通信网络，但本质作用仍然是传输信息；电网控制系统3包括各类相对复杂的应用系统，这些应用系统会选择相应的数据，包括电力智能终端1上传的数据信息，进行较为复杂的计算分析，得出结论，还可能根据结论对相关的电力智能终端1定向发送命令。

除此之外，本实施例的电力泛在智能云架构中，还可以包括许多存储器、处理器以及输入输出端口，它们可以分散位于电力泛在智能云架构的各个部件内，也可以组成小型的处理单元与电力智能终端1、泛在通信网络2或者电网控制系统3中的一些部件进行对接。它们可以执行简单的数据处理存储工作，也可以进行各类业务的整合，甚至修改指定部件的程序处理算法等等。

以业务整合为例，处理器按照优化工作流程对相关系统、终端进行整合，使得在电力泛在智能云架构中实现更为复杂的操作。例如配电网中的自愈控制，就是将态势感知、故障分析、遥控动作等进行整合：利用多个电力智能终端1上传的数据信息，对其进行分析，预测得到电网运行的态势，对即将发生或已经发生的故障进行分析处理，再将相应的动作指令下发至对应的电力智能终端。

进一步的，所述电力泛在智能云架构还可以包括：

服务器4，用于设定所述电网智能终端1和所述电网控制系统3的规则逻辑，并接收待执行的任务；

可以理解的是，服务器4的功能包括两种，一是设定所述电网智能终端1和所述电网控制系统3的规则逻辑，包括应用电力泛在智能云架构的终端协商服务等级以及电力泛在智能云架构内部的规则逻辑；二是接收待执行的任务，实际上，这里的任务就是为电力泛在智能云架构为终端提供的服务，因此任务的注册、整合、提供和接收均是由服务器4完成的。

管理器5，用于根据所述规则逻辑选择对应的所述电网控制系统3和所述电网智能终端1，以执行所述任务。

可以理解的是，管理器5的功能其实有两种，一种是资源管理，也即管理电力泛在智能云架构中各类软硬件及其对应的能力，根据预定的服务等级和规则来协调和调度业务，上述各类软硬件包括电网智能终端1、泛在通信网络2、电网控制系统3、各处的存储器、处理器、输入输出端口等；另一种是控制执行，也即按照服务器4中设定的规则逻辑、资源管理中对应的服务等级选择对应的软硬件来控制系统的运行，来执行既定的动作，以实现任务的目的。

本发明实施例公开了一种具体的电力泛在智能云架构，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

所述电网智能终端1包括：状态监测装置和/或驱动装置。

其中，状态监测装置用于测量某种物理值或获取某种非物理值，包括两类：一类为传统的物理量传感器，将环境物理参量(通常为模拟量)转换为数字变量信号；另一类则是将来源于人/互联网/数据库等外部数据源的输入作为传感数据的广义传感器。

其中，驱动装置用于驱动或控制下一级设备的物理参量，是一个将数字信号转为物理行为的装置。简单可如电源开关，复杂可如配网三遥装置/计量集抄装置/电网运行控制系统等。驱动装置可划分为被动驱动器和主动驱动器。被动驱动器仅是将信息传递到物理系统，并不一定会造成实际的动作发生。主动驱动器则会直接造成某个物理动作的发生，例如电源开关/三遥开关等。

进一步的，所述电网智能终端1还包括虚拟智能传感终端，参见图2所示；

所述虚拟智能传感终端中包括：

数据获取装置101，用于获取多种来源的信息数据；

数据处理装置102，用于对所述信息数据进行初步处理；

通信端口103，用于与所述泛在通信网络2进行数据传输；

数据管理装置104，用于执行所述通信端口103接收的信息处理命令。

进一步的，所述数据获取装置101具体用于获取状态监测装置和/或驱动装置和/或网络信息平台的信息数据。

进一步的，所述数据处理装置102具体用于对所述信息数据进行压缩整合和/或阈值过滤。例如，以下式对信息数据进行压缩整合得到环境变量数据：

式中δ为压缩整合后的传感数据，其是对一组原始环境变量参数

在一段时间内的动态监测，仅反映这些参数随时间的变化值。

再例如以下式对信息数据进行阈值过滤：

式中d为阈值过滤后的传感数据，可见其是对一组原始环境变量参数

相对于各自对应的预定阈值

的动态监测，反映这些关键参数是否超过预定阈值。

进一步的，所述数据管理装置104还用于对初步处理后的所述信息数据进行分析和/或存储和/或修改。

进一步的，所述通信端口103接收的信息处理命令包括：

通过所述数据获取装置101获取所述信息处理命令对应的信息数据；

和/或在所述数据管理装置102存储的信息数据中查询所述信息处理命令对应的信息数据；

和/或处理所述信息处理命令对应的数据信息。

可以理解的是，构建虚拟智能传感终端的核心思路是：按照虚拟智能传感业务需求，将多个相关电网智能终端的数据封装为传感业务，例如用于恶劣气候监测的天气传感业务内可以封装温湿度传感器的数据、风速传感器的数据、雷电传感器的数据、天气机构网址以及社交网络的相关发布信息源的数据。主要的构建过程包括以下三个步骤：

横向传感终端集成：该步骤主要完成同类数据信息的集成，构建该类传感器间的信息交互接口，进行数据格式转换，完成同类信息数据的集成。例如将用于实际恶劣气候监测的温湿度传感器、风速传感器、雷电传感器等物理传感器的数据，集成在统一的恶劣气候物理数据表；同时，将来源于天气机构网址以及社交网络相关发布信息源的非物理传感器的数据，进行数据预处理后形成统一的恶劣气候非物理数据表。

纵向传感终端集成：将上述横向集成后的物理数据源以及非物理数据源进行组合以及处理分析，构建异构数据模型，形成统一的虚拟传感数据表。

传感终端虚拟化：将已构建的虚拟传感数据表作为输入输出单元I/O，并为其分配对应的处理单元资源，明确其数据管理模式以及查询交互接口，则形成了最终的虚拟智能传感终端。

可以看出的是，本实施例中的电力泛在智能云架构，主要架构为多个层级的电网控制系统和电网智能终端，各个层级内部也可能包含可整合处理数据的处理器，各个层级之间通过泛在通信网络实现信息交流和业务整合，从而将电力泛在智能云架构应用到电网中时，能够迅速及时地了解各处的信息，对信息进行快速有效地整合，并及时处理通信业务或电力故障等。

具体的，例如应用电力泛在智能云架构作为服务模型，参照图3所示，可通过将业务、流程等在统一的框架及目录内进行封装发布，构建可定制的虚拟传感能力。其中对服务资源、数据资源、应用资源进行封装，可以对外分别呈现为复合服务、已存储数据、处理能力。在统一封装的服务、数据、应用基础上，根据其与业务的关系，按照业务管理方所提的需求，为服务、数据及应用，可设置程序规则来增加三个统一属性：可绑定性、可溯源性、可搜索性。其中，对于服务、数据及应用的可绑定性和可溯源性，将其与业务进行绑定，集成作为智能传感业务发布；对于服务、数据、应用的可搜索性，建立统一的资源库以及对应的交叉数据搜索引擎，集成打包为目录发布；电力泛在智能传感云系统的管理方将上述组件编排管理，对外提供可定制的虚拟传感能力。

由于电力泛在智能云架构中泛在通信网络从硬件上满足了实时通信，打下了可靠地网络通信基础，其他电网智能终端和电网控制系统之间信息可靠度明显提升，比传统电网的数据更及时灵敏。而电力泛在智能云架构中数据在多个层面的可存储、处理、修改、集成分析的特性，更保证了应用时可以进行复杂的、多种系统复合的监控处理，比传统电网使用的分析数据范围更广，考虑因素更多，最后结论更为准确，能够选择最优方案快速查找隐患、预防事故发生、迅速处理已发生的故障等等。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种电力泛在智能云架构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电力泛在智能云架构，其特征在于，包括：电网智能终端、泛在通信网络和电网控制系统；其中：

所述电网智能终端与所述电网控制系统之间利用所述泛在通信网络进行信息传输；

所述电网智能终端包括状态监测装置和/或驱动装置；

所述电网智能终端还包括虚拟智能传感终端；

所述虚拟智能传感终端中包括：

数据获取装置，用于获取多种来源的信息数据；

数据处理装置，用于对所述信息数据进行初步处理；

通信端口，用于与所述泛在通信网络进行数据传输；

数据管理装置，用于执行所述通信端口接收的信息处理命令。

2.根据权利要求1所述电力泛在智能云架构，其特征在于，所述数据获取装置具体用于：

获取状态监测装置和/或驱动装置和/或网络信息平台的信息数据。

3.根据权利要求2所述电力泛在智能云架构，其特征在于，所述数据处理装置具体用于：

对所述信息数据进行压缩整合和/或阈值过滤。

4.根据权利要求3所述电力泛在智能云架构，其特征在于，所述数据管理装置还用于：

对初步处理后的所述信息数据进行分析和/或存储和/或修改。

5.根据权利要求4所述电力泛在智能云架构，其特征在于，所述通信端口接收的信息处理命令包括：

通过所述数据获取装置获取所述信息处理命令对应的信息数据；

和/或在所述数据管理装置存储的信息数据中查询所述信息处理命令对应的信息数据；

和/或处理所述信息处理命令对应的数据信息。

6.根据权利要求1至5任一项所述电力泛在智能云架构，其特征在于，所述泛在通信网络包括：

3GPP蜂窝网络和/或局域网络和/或广域物联网络。

7.根据权利要求6所述电力泛在智能云架构，其特征在于，所述电网控制系统包括：

配电自动化系统，和/或计量自动化系统，和/或地理信息系统，和/或自动巡检系统，和/或互联网应用系统，和/或电网数据中心。

8.根据权利要求7所述电力泛在智能云架构，其特征在于，还包括：

服务器，用于设定所述电网智能终端和所述电网控制系统的规则逻辑，并接收待执行的任务；

管理器，用于根据所述规则逻辑选择对应的所述电网控制系统和所述电网智能终端，以执行所述任务。

Images