CN112217279A - 一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，在送电网配置有送电网端常规信号采集设备、送电网端智能信号采集设备、送电网端智能控制收发设备；在高压配电网配置有高压配电网端常规信号采集设备、高压配电网端智能信号采集设备、高压配电网端智能控制收发设备；在中压配电网配置有中压配电网端智能信号采集设备、中压配电网端常规信号采集设备、中压配电网端常规控制收发设备、中压配电网端智能控制收发设备；在低压配电网配置有低压配电网端智能信号采集设备、低压配电网端常规信号采集设备、低压配电网端常规控制收发设备、低压配电网端智能控制收发设备。本发明将边缘计算与统一管理相结合，效率与效益并重。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域，特别是一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法。
背景技术
随着电力技术的飞速发展，电力设备的装配数量呈几何式的增长，需要更多的监控设备监控各级电网的工作状态、运行状况，如果管理这个电力设备就成立电力发展的一个重要问题。
云计算，是将各个分散的数据集中上传后统一计算处理，对网络的要求高，但可以集中资源，降低能耗，管理简单安全。
边锋计算，强调各模块的分布计算，能够快速反馈数据结果，但累加的能耗大且信息来源分散，不利于统计管理，此外也存在一定的安全隐患。
而针对电力行业，由于其投资大、分布广、采用的设备种类多、厂家多、性能杂、维护难度高，不能一刀切地进行设备更换或升级。如果将前述的计算技术与电力发展的特殊性结合在一起，则成为交叉学术攻关的重点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，本发明将边缘计算与统一管理相结合，效率与效益并重。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本发明提出的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，
将城市电网分为：送电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网；
在送电网配置有：送电网端信号采集设备、送电网端智能信号采集设备、或/和送电网端智能控制收发设备；
在高压配电网配置有：高压配电网端信号采集设备、高压配电网端智能信号采集设备、或/和高压配电网端智能控制收发设备；
在中压配电网配置有：中压配电网端智能信号采集设备、中压配电网端信号采集设备、中压配电网端控制收发设备、或/和中压配电网端智能控制收发设备；
在低压配电网配置有：低压配电网端智能信号采集设备、低压配电网端信号采集设备、低压配电网端控制收发设备、或/和低压配电网端智能控制收发设备；
在送电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网依次配有：送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机；
在一个区域的送电网配有一个主控中心计算机；
主控中心计算机、送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机两两相互连接；
送电网控制计算机与其辖区内的高压配电网端智能控制收发设备相连接；高压配电网端智能控制收发设备与其辖区内高压配电网端信号采集设备、高压配电网端智能信号采集设备相连接；
高压配电网控制计算机与其辖区内的高压配电网端智能控制收发设备相连接；高压配电网端智能控制收发设备与其辖区内高压配电网端信号采集设备、高压配电网端智能信号采集设备相连接；
中压配电网控制计算机与其辖区内的中压配电网端控制收发设备、中压配电网端智能控制收发设备相连接；中压配电网端控制收发设备与其辖区内中压配电网端信号采集设备相连接；中压配电网端智能控制收发设备与其辖区内中压配电网端信号采集设备、中压配电网端智能信号采集设备相连接；
低压配电网控制计算机与其辖区内的低压配电网端控制收发设备、低压配电网端智能控制收发设备相连接；低压配电网端控制收发设备与其辖区内低压配电网端信号采集设备相连接；低压配电网端智能控制收发设备与其辖区内低压配电网端信号采集设备、低压配电网端智能信号采集设备相连接。
作为本发明所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法进一步优化方案，
信号采集设备，为不包括存储和/或计算功能的：电流互感器、电压互感器和耦合电容器；
智能信号采集设备，为包括存储和/或计算功能的：电流互感器、电压互感器和耦合电容器；
控制收发设备，为单片机、工控机，其最大计算负荷不大于日常数据处理负载的5-50倍；
智能控制收发设备，为工作站或服务器，其最大计算负荷不小于日常数据处理负载的10倍。
作为本发明所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法进一步优化方案，日常数据处理负载，是指仅承载对直接连接的信号采集设备的数据处理。
作为本发明所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法进一步优化方案，
主控中心计算机、送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机、低压配电网控制计算机、送电网端智能信号采集设备、送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能信号采集设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能信号采集设备、中压配电网端智能控制收发设备均装在有任务评估系统、网络评估系统；通过任务评估系统获得各自的当前运行性能，并反馈至主控中心计算机；通过网络评估系统，评估各自网络负载的性能，并反馈至主控中心计算机；
由主控中心计算机负责制定送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机、低压配电网控制计算机的边锋计算量分配比例。
作为本发明所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法进一步优化方案，
送电网端智能信号采集设备、送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能信号采集设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能信号采集设备、中压配电网端智能控制收发设备均装在有任务评估系统、网络评估系统；
通过任务评估系统，评估各自的当前运行性能，并反馈至与之相连的送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能控制收发设备或低压配电网端智能控制收发设备；
通过网络评估系统，评估各自网络负载的性能，并反馈与之相连的送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能控制收发设备或低压配电网端智能控制收发设备；
送电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的送电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量；
高压配电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的高压配电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量；
中压配电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的中压配电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量；
低压配电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的低压配电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量。
作为本发明所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法进一步优化方案，
任务评估系统的评估项目包括：CPU利用率、内存利用率、磁盘存储利用率、工作温度；网络评估系统的评估项目包括：以太网利用率、以太网带宽。
作为本发明所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法进一步优化方案，
在送电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网各设有一个备份服务器、网络服务器；
送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机分别与对应区域内的备份服务器、网络服务器相连接；人机交互时，通过无线或有线与网络服务器连接的方式读取送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机或低压配电网控制计算机上的数据或/和处理后的数据报表；在获得主控中心计算机授权的前提下，对送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机下达指令，改写其中的程序或/和数据；
主控中心计算机与控制中心备份服务器、控制中心网络服务器；控制中心备份服务器负责周期性地备份主控中心计算机内的数据；人机交互时，通过无线或有线与控制中心网络服务器连接的方式，读取主控中心计算机内的数据或报表；主控中心计算机的人机交互端设置在设锁的办公室内，凭钥匙、口令及权限登录，对其中的程序、数据进行操作。
作为本发明所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法进一步优化方案，
当送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机无法与主控中心计算机直接通讯时，借用与之相连的送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机或/和低压配电网控制计算机的通讯网络与主控中心计算机间接通讯。
作为本发明所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法进一步优化方案，四级电网的划分标准为：送电网为220 kV，高压配电网为35-110kV，中压配电网为10-20kV，低压配电网为220V和/或380V。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明将边缘计算与统一管理进行了有机地结合：
（1）对于相对单一集中的输电网端，采用边锋设备进行管理。
（2）对于分布广、品牌杂的低电压配电网则采用智能设备与传统/标准设备混用的方式信号采样、信号控制，再通过上一级的智能化设备/传统设备管理、替换，在控制投入成本与维护成本上确保设备的升级潜力，逐步完成新旧设备的替换；此外，还依托原有的主控中心的，提高设备的利用率。
（3）对于位于输电网与低电压配电网之间的高电压配电网、中电压配电网，则采用介于输电网与低电压配电网之间的信号采集、信号控制模式，阶梯过渡，效率与效益并重。
附图说明
图1是电网分级的示意图。
图2是送电网内部各设备的连接示意图。
图3是高压配电网内部各设备的连接示意图。
图4是中压配电网内部各设备的连接示意图。
图5是低压配电网内部各设备的连接示意图。
图6是各分级电网间计算机的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
参见图1，一种基于边缘计算技术的配电设备本地统一管理方法，将城市电网分为：送电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网。
参见图2，在送电网配置有：送电网端常规信号采集设备、送电网端智能信号采集设备、或/和送电网端智能控制收发设备。
参见图3，在高压配电网配置有：高压配电网端常规信号采集设备、高压配电网端智能信号采集设备或/和高压配电网端智能控制收发设备。
参见图4，在中压配电网配置有：中压配电网端智能信号采集设备、中压配电网端常规信号采集设备、中压配电网端常规控制收发设备或/和中压配电网端智能控制收发设备。
参见图5，在低压配电网配置有：低压配电网端智能信号采集设备、低压配电网端常规信号采集设备、低压配电网端常规控制收发设备或/和低压配电网端智能控制收发设备。
参见图2-5，在送电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网依次配有：送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机。
在一个区域的送电网配有一个主控中心计算机。
参见图6，主控中心计算机、送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机两两相互连接。
参见图2，送电网控制计算机与其辖区内的高压配电网端智能控制收发设备相连接。高压配电网端智能控制收发设备与其辖区内高压配电网端常规信号采集设备、高压配电网端智能信号采集设备相连接。
参见图3，高压配电网控制计算机与其辖区内的高压配电网端智能控制收发设备相连接。高压配电网端智能控制收发设备与其辖区内高压配电网端常规信号采集设备、高压配电网端智能信号采集设备相连接。
参见图4，中压配电网控制计算机与其辖区内的中压配电网端常规控制收发设备、中压配电网端智能控制收发设备相连接。中压配电网端常规控制收发设备与其辖区内中压配电网端常规信号采集设备相连接。中压配电网端智能控制收发设备与其辖区内中压配电网端常规信号采集设备、中压配电网端智能信号采集设备相连接。
参见图5，低压配电网控制计算机与其辖区内的低压配电网端常规控制收发设备、低压配电网端智能控制收发设备相连接。低压配电网端常规控制收发设备与其辖区内低压配电网端常规信号采集设备相连接。低压配电网端智能控制收发设备与其辖区内低压配电网端常规信号采集设备、低压配电网端智能信号采集设备相连接。
进一步说，所述常规信号采集设备，为不包括存储和/或计算功能的：电流互感器、电压互感器和耦合电容器。
所述智能信号采集设备，为包括存储和/或计算功能的：电流互感器、电压互感器和耦合电容器。
所述常规控制收发设备，为仅具有简单控制和数据处理功能的单片机、工控机，其最大计算负荷不大于日常数据处理负载的5-50倍。
所述智能控制收发设备，为工作站或服务器，其最大计算负荷不小于日常数据处理负载的10倍。
进一步说，日常数据处理负载，是指仅承载对直接连接的信号采集设备的数据处理。
进一步说，主控中心计算机、送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机、低压配电网控制计算机、送电网端智能信号采集设备、送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能信号采集设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能信号采集设备、中压配电网端智能控制收发设备均装在有任务评估系统、网络评估系统。通过任务评估系统获得各自的当前运行性能，并反馈至主控中心计算机。通过网络评估系统，评估各自网络负载的性能，并反馈至主控中心计算机。
由主控中心计算机负责制定送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机、低压配电网控制计算机的边锋计算量分配比例。
进一步说，送电网端智能信号采集设备、送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能信号采集设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能信号采集设备、中压配电网端智能控制收发设备均装在有任务评估系统、网络评估系统。
通过任务评估系统，评估各自的当前运行性能，并反馈至与之相连的送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能控制收发设备或低压配电网端智能控制收发设备。
通过网络评估系统，评估各自网络负载的性能，并反馈与之相连的送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能控制收发设备或低压配电网端智能控制收发设备。
送电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的送电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量。
高压配电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的高压配电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量。
中压配电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的中压配电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量。
低压配电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的低压配电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量。
进一步说，任务评估系统的评估项目包括：CPU利用率、内存利用率、磁盘存储利用率、工作温度。网络评估系统的评估项目包括：以太网利用率、以太网带宽。
参见图2-5，进一步说，在送电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网各设有一个备份服务器、网络服务器。
送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机分别与对应区域内的备份服务器、网络服务器相连接。人机交互时，通过无线或有线与网络服务器连接的方式读取送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机或低压配电网控制计算机上的数据或/和处理后的数据报表。在获得主控中心计算机授权的前提下，对送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机下达指令，改写其中的程序或/和数据。
主控中心计算机与控制中心备份服务器、控制中心网络服务器。控制中心备份服务器负责周期性地备份主控中心计算机内的数据。人机交互时，通过无线或有线与控制中心网络服务器连接的方式，读取主控中心计算机内的数据或报表。主控中心计算机的人机交互端设置在设锁的办公室内，凭钥匙、口令及权限登录，对其中的程序、数据进行操作。
参见图6，进一步说，当送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机无法与主控中心计算机直接通讯时，借用与之相连的送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机或/和低压配电网控制计算机的通讯网络与主控中心计算机间接通讯。
进一步说，四级电网的划分标准为：送电网为220 kV，高压配电网为35-110kV，中压配电网为10-20kV，低压配电网为220V和/或380V。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，其特征在于，
将城市电网分为：送电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网；
在送电网配置有：送电网端信号采集设备、送电网端智能信号采集设备、或/和送电网端智能控制收发设备；
在高压配电网配置有：高压配电网端信号采集设备、高压配电网端智能信号采集设备、或/和高压配电网端智能控制收发设备；
在中压配电网配置有：中压配电网端智能信号采集设备、中压配电网端信号采集设备、中压配电网端控制收发设备、或/和中压配电网端智能控制收发设备；
在低压配电网配置有：低压配电网端智能信号采集设备、低压配电网端信号采集设备、低压配电网端控制收发设备、或/和低压配电网端智能控制收发设备；
在送电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网依次配有：送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机；
在一个区域的送电网配有一个主控中心计算机；
主控中心计算机、送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机两两相互连接；
送电网控制计算机与其辖区内的高压配电网端智能控制收发设备相连接；高压配电网端智能控制收发设备与其辖区内高压配电网端信号采集设备、高压配电网端智能信号采集设备相连接；
高压配电网控制计算机与其辖区内的高压配电网端智能控制收发设备相连接；高压配电网端智能控制收发设备与其辖区内高压配电网端信号采集设备、高压配电网端智能信号采集设备相连接；
中压配电网控制计算机与其辖区内的中压配电网端控制收发设备、中压配电网端智能控制收发设备相连接；中压配电网端控制收发设备与其辖区内中压配电网端信号采集设备相连接；中压配电网端智能控制收发设备与其辖区内中压配电网端信号采集设备、中压配电网端智能信号采集设备相连接；
低压配电网控制计算机与其辖区内的低压配电网端控制收发设备、低压配电网端智能控制收发设备相连接；低压配电网端控制收发设备与其辖区内低压配电网端信号采集设备相连接；低压配电网端智能控制收发设备与其辖区内低压配电网端信号采集设备、低压配电网端智能信号采集设备相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，其特征在于，
信号采集设备，为不包括存储和/或计算功能的：电流互感器、电压互感器和耦合电容器；
智能信号采集设备，为包括存储和/或计算功能的：电流互感器、电压互感器和耦合电容器；
控制收发设备，为单片机、工控机，其最大计算负荷不大于日常数据处理负载的5-50倍；
智能控制收发设备，为工作站或服务器，其最大计算负荷不小于日常数据处理负载的10倍。
3.根据权利要求2所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，其特征在于，日常数据处理负载，是指仅承载对直接连接的信号采集设备的数据处理。
4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，其特征在于，
主控中心计算机、送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机、低压配电网控制计算机、送电网端智能信号采集设备、送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能信号采集设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能信号采集设备、中压配电网端智能控制收发设备均装在有任务评估系统、网络评估系统；通过任务评估系统获得各自的当前运行性能，并反馈至主控中心计算机；通过网络评估系统，评估各自网络负载的性能，并反馈至主控中心计算机；
由主控中心计算机负责制定送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机、低压配电网控制计算机的边锋计算量分配比例。
5.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，其特征在于，
送电网端智能信号采集设备、送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能信号采集设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能信号采集设备、中压配电网端智能控制收发设备均装在有任务评估系统、网络评估系统；
通过任务评估系统，评估各自的当前运行性能，并反馈至与之相连的送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能控制收发设备或低压配电网端智能控制收发设备；
通过网络评估系统，评估各自网络负载的性能，并反馈与之相连的送电网端智能控制收发设备、高压配电网端智能控制收发设备、中压配电网端智能控制收发设备或低压配电网端智能控制收发设备；
送电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的送电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量；
高压配电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的高压配电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量；
中压配电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的中压配电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量；
低压配电网端智能控制收发设备负责制定与之相连的低压配电网端智能信号采集设备之间任务调配工作量。
6.根据权利要求5所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，其特征在于，
任务评估系统的评估项目包括：CPU利用率、内存利用率、磁盘存储利用率、工作温度；网络评估系统的评估项目包括：以太网利用率、以太网带宽。
7.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，其特征在于，
在送电网、高压配电网、中压配电网和低压配电网各设有一个备份服务器、网络服务器；
送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机分别与对应区域内的备份服务器、网络服务器相连接；人机交互时，通过无线或有线与网络服务器连接的方式读取送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机或低压配电网控制计算机上的数据或/和处理后的数据报表；在获得主控中心计算机授权的前提下，对送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机下达指令，改写其中的程序或/和数据；
主控中心计算机与控制中心备份服务器、控制中心网络服务器；控制中心备份服务器负责周期性地备份主控中心计算机内的数据；人机交互时，通过无线或有线与控制中心网络服务器连接的方式，读取主控中心计算机内的数据或报表；主控中心计算机的人机交互端设置在设锁的办公室内，凭钥匙、口令及权限登录，对其中的程序、数据进行操作。
8.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，其特征在于，
当送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机和低压配电网控制计算机无法与主控中心计算机直接通讯时，借用与之相连的送电网控制计算机、高压配电网控制计算机、中压配电网控制计算机或/和低压配电网控制计算机的通讯网络与主控中心计算机间接通讯。
9.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算技术的配电设备的本地统一管理方法，其特征在于，四级电网的划分标准为：送电网为220 kV，高压配电网为35-110kV，中压配电网为10-20kV，低压配电网为220V和/或380V。
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| CN101951027A (zh) * | 2010-09-01 | 2011-01-19 | 中国电力科学研究院 | 中低压配电网统一数据采集与监控系统 |
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2020
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