CN113241848B - 配电网综合监控系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种配电网综合监控系统，通过用电信息采集模块采集配网用电数据，将配网用电数据发送至智能网关；配电设备状态监控模块采集配电设备运行状态数据，并通过通信模块将配电设备运行状态数据发送至智能网关；智能网关将配网用电数据以及配电设备运行状态数据发送至边缘计算模块并进行管理；来对配网用电数据以及配电设备运行状态数据进行边缘计算，获取用电数据监控结果数据。本申请通过用电信息采集、设备运行状态监测等功能，来综合处理配电网中的数据信息，并且基于边缘技术，根据采集的用电信息和配电设备在配电网环境下的运行状态来对配电网运行状态进行监控，获取用电数据监控结果数据，可以有效地对配电系统的数据进行准确监控。

Description

配电网综合监控系统
技术领域
本申请涉及配用电管理领域，特别是涉及一种配电网综合监控系统。
背景技术
配电网直接面向用户，配电网的高效运维对供电可靠性、电能质量及电力营商环境至关重要。当前，配电自动化、设备状态监测、计量自动化等系统得到大力建设与发展，为配网运维提供有力支撑，但依然存在诸多问题。
首先，配电设备数量多、种类杂、分布广泛，造成设备状态感知不全面、终端与主站通讯不可靠等问题；其次，配电设备状态与用电计量信息尚未被充分融合利用，极大影响电网的日常运维、自愈控制与故障抢修；最后，海量监控信息带来传送安全、数据挖掘方面的难题，有待加强终端与主站的协同计算处理能力。因此，对配电网实施综合、智能、实时的监控管理势在必行。
本发明针对设备在复杂场景、海量数据环境下的实时态势感知和电网稳定运行的需求，提出一种智能综合监控系统及方法，集用电信息采集、设备运行状态监测、智能控制与通信等功能于一体，可综合处理配电网中的数据信息。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效地对配电系统的数据进行准确监控的配电网综合监控系统。
一种配电网综合监控系统，所述系统包括用电信息采集模块、配电设备状态监控模块、通信模块、智能网关模块以及边缘计算模块；
所述智能网关与用电信息采集模块、配电设备状态监控模块、通信模块以及边缘计算模块相连，所述用电信息采集模块采集配网用电数据，并将所述配网用电数据发送至所述智能网关；所述配电设备状态监控模块采集配电设备运行状态数据，并通过所述通信模块将所述配电设备运行状态数据发送至所述智能网关；所述智能网关模块将所述配网用电数据以及所述配电设备运行状态数据发送至边缘计算模块并进行管理；所述边缘计算模块对所述配网用电数据以及所述配电设备运行状态数据进行边缘计算，获取配电网综合监控结果数据。
在其中一个实施例中，所述边缘计算模块包括基于RISC-V指令集的处理器以及CNN(Convolutional Neural Networks，卷积神经网络)硬件加速器；所述处理器生成并发送控制指令至所述CNN硬件加速器；所述的CNN硬件加速器根据所述控制指令对所述智能网关模块发送的配网用电数据以及所述配电设备运行状态数据进行卷积计算，并将所述卷积计算的计算结果发送至所述处理器。
在其中一个实施例中，所述边缘计算模块还包括通信协议接口，所述处理器通过所述通信协议接口与所述CNN硬件加速器连接。
在其中一个实施例中，所述智能网关包括：
基于RISC-V的核心板，包括主控RISC-V处理器、DDR内存、FLASH存储器、以太网PHY、USB接口；
基表单元，包括CPU、电能计量模块以及开关电源模块，所述CPU与所述主控RISC-V处理器通信，所述电能计量模块用于采集三相电压电流，并进行电能计量，所述开关电源模块用于为所述智能网关供电；
数字量输入输出电路，包括数字量输入模块以及数字量输出模块；
载波通信模块，所述载波通信模块通过插接的方式安装在所述智能网关对应的终端上；
加密通信模块，所述加密通信模块通过插接的方式安装在所述智能网关对应的终端上，所述主控RISC-V处理器通过以太网与所述加密通信模块通信，所述加密通信模块用于将接收的数据加密后发送。
在其中一个实施例中，所述配电设备状态监控模块包括温湿度检测单元、振动检测单元、红外感应单元、支路检测单元、市电掉电以及雷击检测单元，所述温湿度检测单元、所述振动检测单元、所述红外感应单元、所述支路检测单元、所述市电掉电以及雷击检测单元分别与所述通信模块电连接。
在其中一个实施例中，所述温湿度检测包括为温湿度传感器，所述支路检测单元包括电流互感器和电压互感器。
在其中一个实施例中，所述用电信息采集模块还包括异常处理单元，所述边缘计算模块还用于根据所述配电网监控结果数据生成配电异常处理指令，并通过所述智能网关将所述异常处理指令发送至所述异常处理单元，所述异常处理单元用于根据所述配电异常处理指令进行配电异常处理。
在其中一个实施例中，所述异常处理单元包括投切控制器及无功补偿器，所述投切控制器及所述无功补偿器分别与所述用电信息采集模块以及所述智能网关模块电连接。
在其中一个实施例中，所述无功补偿器的补偿方式包括共补、分补以及混合补偿。
在其中一个实施例中，所述系统还包括数采控制器模块，所述配电设备状态监控模块通过所述数采控制器与所述通信模块连接。
上述配电网综合监控系统，通过用电信息采集模块采集配网用电数据，并将配网用电数据发送至智能网关；配电设备状态监控模块采集配电设备运行状态数据，并通过通信模块将配电设备运行状态数据发送至智能网关；智能网关模块将配网用电数据以及配电设备运行状态数据发送至边缘计算模块并进行管理；边缘计算模块对配网用电数据以及配电设备运行状态数据进行边缘计算，获取配电网监控结果数据。本申请的配电网综合监控系统通过用电信息采集、设备运行状态监测等功能，来综合处理配电网中的数据信息，并且基于边缘技术，根据采集的用电信息和配电设备在配电网环境下的运行状态来对配电网运行状态进行监控，获取配电网监控结果数据，可以有效地对配电系统的数据进行准确监控。
附图说明
图1为一个实施例中配电网综合监控系统的结构图；
图2为另一个实施例中智能网关的结构图；
图3为另一个实施例中配电网综合监控系统的结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种配电网综合监控系统，包括：用电信息采集模块100、配电设备状态监控模块200、通信模块300、智能网关模块400以及边缘计算模块500；
用电信息采集模块100即用于在用电端采集用户用电信息的设备，在其中一个实施例中，用电信息采集模块100具体包括智能电表，智能电表安装于配电网的用电用户处，直接从用电用户处采集相应的用电信息。
配电设备状态监控模块200是指用于监控配电设备运行状态的模块。配电网系统中包含众多微机设备，使得需要远程传输的数据包信息巨大且复杂，传统的数据包传送安全性较低，出错率较高，不利于技术人员在远程对配电系统进行准确监测；现有的配电设备没有采集设备状态信息的装置，供电维护人员不能快速、准确地掌握各配电设备的状态，因此，在本申请中的配电网综合监控系统中，还包括用于监控配电网系统内配电设备的配电设备状态监控模块，配电设备状态监控模块包括各种传感检测设备，从而在用电数据监控的监控过程中，可以基于配电设备状态监控模块输出的传感数据对配电设备状态监控模块所监控的配网设备运行状态进行判断。
通信模块300用于将配电设备状态监控模块所检测到的配网设备运行状态信息发送至智能网关模块400进行集中处理。
智能网关模块400用于完成数据的中转与汇总服务，是一种简单高效、安全可靠、处理能力可弹性伸缩的计算服务。其管理方式比物理服务器更简单高效。用户无需提前购买硬件，即可迅速创建或释放任意多台服务器。本申请的配电网综合监控系统中，智能网关分别接收从用电信息采集模块采集来的用电数据以及配电设备状态监控模块采集来的配电设备运行状态数据。将其汇总整理后传输至边缘计算模块进行配电网监控数据的计算处理。
边缘计算模块500用于对配网用电数据以及配电设备运行状态数据进行边缘计算，获取配电网监控结果数据。即提供数据支撑的服务，边缘计算模块可以基于配网用电数据以及配电设备运行状态数据，进行配网数据的汇总分析，包括配网数据处理、识别和计算，在具体地运行过程中，可以结合具体的数据分析原则对数据进行处理，并识别错误信息进行删除。同时确定配网运行过程中的信号传输异常状况以及设备异常情况。并下发相应的处理指令或者报警指令。具体地，边缘计算模块500可以包括PC(Personal Computer，个人计算机)电脑或移动智能终端，而边缘计算模块500与智能网关模块400的通信连接方式包含多种，方便运维人员使用，提高工作效率。若边缘计算模块为PC电脑，则其可通过网页与智能网关通信连接；若边缘计算模块为移动智能终端，则其可通过内置APP、或小程序、或网页与智能网关通信连接。
具体地，本申请的配电网综合监控系统包括采集层、储存层、网络层、监控层、分析层、应用层及决策层；其中数据采集层通过用电信息采集模块以及配电设备状态监控模块对配网相关数据进行测量、采集、储存和处理；储存层对数据采集层收集到的数据进行存储。监控层包括监控中心和报警装置；监控中心监控实时传输，报警装置检测整体信号传输异常状况；分析层接收传输来的数据信息进行汇总分析，包括处理、识别和计算，结合具体的数据分析原则对数据进行处理，并识别错误信息进行删除；应用层对汇总分析的数据对进行应用，并实现资源管理；应用层具有数据即服务功能，数据即服务是指与数据相关的服务都能够发生在一个集中化的位置，然后再将数据提供给各层。决策层为决策层提供决策支持。
所述智能网关包括：基于RISC-V的核心板，包括主控RISC-V处理器、DDR内存、FLASH存储器、以太网PHY、USB接口；基表单元，包括CPU、电能计量模块以及开关电源模块，所述CPU与所述主控RISC-V处理器通信，所述电能计量模块用于采集三相电压电流，并进行电能计量，所述开关电源模块用于为所述智能网关供电；数字量输入输出电路，包括数字量输入模块以及数字量输出模块；载波通信模块，所述载波通信模块通过插接的方式安装在所述智能网关对应的终端上；加密通信模块，所述加密通信模块通过插接的方式安装在所述智能网关对应的终端上，所述主控RISC-V处理器通过以太网与所述加密通信模块通信，所述加密通信模块用于将接收的数据加密后发送。
具体地，在其中一个实施例中，智能网关的详细结构可以参照图2，智能网关包括基于RISC-V的核心板，其中包含主控RISC-V处理器、DDR内存、大容量的FLASH存储器、以太网PHY、USB接口；基表单元，为一个子模块，具有独立的控制CPU，采用串口的方式与主控RISC-V通信，基表单元采集三相电压电流，具备电能计量功能，同时基表单元包含开关电源为系统提供12V，15W的供电；数字量输入输出电路，包括20个隔离数字量输入输出，其中10个数字量输入，10个数字量输出；载波通信模块，是一个独立的模块，具有独立的外壳，通过插接的方式安装在融合终端上；加密通信模块，是一个独立的模块，通过插接的方式安装在融合终端上，主控RISC-V通过以太网与加密通信模块通信，数据加密后送达后台主站。
本申请基于用电力的独占性、可靠性的特点，通过使用数据，运用物联网技术实现上传，由大数据平台统一进行分析，实现数据即服务，采用开放式技术架构,将数据采集接口、通信接口、控制接口与数据分析层、优化决策层的应用功能分离,设备的功能由安装在分析层和优化决策层的软件定义,实现设备的平台化与智能化。基于智能配电网边缘计算微处理芯片及网关技术，即插即用芯片化智能配电监测控制终端规范，以高可靠、低功耗、高环境适应性的智能配电房一体化终端为目标，实现设备状态全感知、业务全穿透，以提高配电网设备全息感知能力及海量数据接入能力；研究封装密码算法、安全接入认证服务及应用容器服务等技术，实现支撑配电网业务场景安全防护体系；开展配电网本地化场景应用，实现边缘侧空调联动、风机联动、水浸联动等环境异常快速预警及消缺响应，及本地化视频识别等应用。先研究边缘计算微处理芯片结构及应用机理，提出即插即用芯片化智能配电监测控制终端标准规范；针对边缘侧芯片不同应用场景，结合配电网感知层传感器、CNN神经计算，提出配电网芯片级数据采集与处理方法；最后开展芯片化智能配电综合监测控制终端一体化设计，包括CPU、电源模块、采集模块、检测模块、通讯模块等模块设计，防尘防水、抗高温等防护设计，开发高可靠、低功耗、高环境适应性的配电网综合监控系统
上述配电网综合监控系统，通过用电信息采集模块采集配网用电数据，并将配网用电数据发送至智能网关；配电设备状态监控模块采集配电设备运行状态数据，并通过通信模块将配电设备运行状态数据发送至智能网关；智能网关模块将配网用电数据以及配电设备运行状态数据发送至边缘计算模块并进行管理；边缘计算模块对配网用电数据以及配电设备运行状态数据进行边缘计算，获取配电网监控结果数据。本申请的配电网综合监控系统通过用电信息采集、设备运行状态监测等功能，来综合处理配电网中的数据信息，并且基于边缘技术，根据采集的用电信息和配电设备在配电网环境下的运行状态来对配电网运行状态进行监控，获取配电网监控结果数据，可以有效地对配电系统的数据进行准确监控。
在其中一个实施例中，边缘计算模块包括基于RISC-V指令集的处理器以及CNN硬件加速器；处理器生成并发送控制指令至CNN硬件加速器；CNN硬件加速器根据控制指令对智能网关模块发送的配网用电数据以及配电设备运行状态数据进行卷积计算，并将卷积计算的计算结果发送至处理器。
其中，RISC-V是一个基于精简指令集(RISC)原则的开源指令集架构(ISA)。与大多数指令集相比，RISC-V指令集可以自由地用于任何目的，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。该指令集还具有众多支持的软件，这解决了新指令集通常的弱点。在本申请的方案中，通过基于RISC-V架构下指令集的处理器来进行边缘计算，以进行配网用电数据以及配电设备运行状态数据相关的计算处理。而CNN硬件加速器是指基于卷积神经网络构建的硬件加速器。硬件加速是指在计算机中通过把计算量非常大的工作分配给专门的硬件来处理以减轻中央处理器的工作量之技术。
具体地，基于RISC-V指令集设计的处理器，都是以低功耗，小面积的性能需求而设计的，具体体现在分支预测的方式，独立的时钟门控，寄存器组的设计，执行模块的数据通路复用，数据和指令存储器的使用等方面。同时由于RISC-V简洁的特点，以及在指令集设计时规避了多年来处理器设计常见的问题和不用考虑向后兼容等问题，使得在RISC-V处理器设计中节省了大量的电路，大大降低了功耗和减少了面积。同时在边缘计算模块端，相对于传统的MCU，本申请可以实现在低功耗的情况下控制CNN硬件加速器进行人工智能处理，从而加快配网用电数据以及配电设备运行状态数据的计算速度，提高处理的效率。本实施例中，通过基于RISC-V指令集的处理器以及CNN硬件加速器，可以有效提高用电数据检测过程中的数据处理效率。
在其中一个实施例中，边缘计算模块还包括通信协议接口，处理器通过通信协议接口与CNN硬件加速器连接。
接口协议指的是需要进行信息交换的接口间需要遵从的通信方式和要求。接口协议的种类非常多，接口协议不仅要规定物理层的通信，还需要规定语法层和语义层的要求。具体地，本申请中通过通信协议接口来实现处理器与CNN硬件加速器之间的信息交互，从而保证边缘计算模块能高效地处理配网用电数据以及配电设备运行状态数据。本实施例中，通过通信协议接口来实现边缘计算模块中处理器与硬件加速器的信息交互，可以有效保证信息交互过程的效率。
在其中一个实施例中，配电设备状态监控模块包括温湿度检测单元、振动检测单元、红外感应单元、支路检测单元、市电掉电以及雷击检测单元，温湿度检测单元、振动检测单元、红外感应单元、支路检测单元、市电掉电以及雷击检测单元分别与通信模块连接。
其中，温湿度检测模块具体包括有温湿度传感器，用于检测配电设备运行过程中的温度以及湿度等信息。振动检测单元用于检测配电设备运行过程中的振动信息。而红外感应单元则是用于通过发射红外线来检测配电设备。而支路检测单元包括有电流互感器以及电压互感器，分别用于检测配电网支路中的电流与电压，来保证配电设备的有效运行。市电掉电以及雷击检测单元则是从是否掉电以及是否发生雷击等角度来进行配网设备的检测。
具体地，本申请中除了通过用电信息采集模块来自动检测配网运行过程中的市电电压、电流、频率，用电电量等参数。同时还可以通过配电设备状态监控模块中的各个单元来进行配电设备相关的环境参数以及运行参数的检测。这些单元包括温湿度检测单元、振动检测单元、红外感应单元、支路检测单元、市电掉电与雷击监检测单元，分别能够从温度、湿度、振动、周边环境、支路开关、是否掉电以及受累计影响等多个参数对设备在复杂场景、海量数据环境下的实时态势进行感知，之后通过通信模块传递至智能网关，通过边缘计算模块进行数据的整理和操作，简单的例如数据整理，避免人工抄表等，或者实时检测数据。同时可以在检测到出现一定的参数问题后，及时通过主站服务器及智能网关模块发出信号，并控制处理模块进行处理，而在当无法通过配电网综合监控系统进行处理的故障时，则可以发出相应的警告信息，通知运维人员准确到达现场并进行维护，避免运维人员逐个排查时进行不必要的检查，有效提高运维人员工作效率，解决了现有技术无法有效进行时实监测配电状态的问题。本实施例中，通过配电设备状态监控模块中的各个检测单元，可以有效地对配网运行过程中的各种配网设备相关的信息进行检测，并提交至智能网关模块，保证配网设备的安全有效运行。
在其中一个实施例中，用电信息采集模块还包括异常处理单元，边缘计算模块还用于根据配电网监控结果数据生成配电异常处理指令，并通过智能网关将异常处理指令发送至异常处理单元，异常处理单元用于根据配电异常处理指令进行配电异常处理。
具体地，在用电信息采集模块端还包括有异常处理单元，可以通过异常处理单元在检测到用电异常时进行相应的异常处理，具体地，本申请中的配电网综合监控系统可以对配网用电数据以及配电设备运行状态数据进行实时检测，而在在检测到配电网出现一定的参数问题后，还可以进行相应的异常处理，该过程中，首先根据检测出的参数问题生成配电异常处理指令，而后通过智能网关将异常处理指令发送至异常处理单元，由异常处理单元根据配电异常处理指令进行异常处理。具体地，异常处理单元可以包括投切控制器及无功补偿器，投切控制器及无功补偿器分别与用电信息采集模块以及智能网关模块连接，分别用于进行投切控制以及无功补偿，保证配电网中的参数正常。例如当出现参数异常时，需要进行无功补偿的投切控制时，可以通过配电异常处理指令控制投切控制器输出投切信号，投切开关闭合，而后无功补偿器端的电力电容器投入无功补偿。具体地，无功补偿器的补偿方式可以包括有共补、分补以及混合补偿等多种方式，而在当无法通过异常处理单元来进行处理的故障时，则边缘处理模块则会直接发出告警信息，通过警报、邮件或者手机短信等方式来通知运维人员准确到达现场并进行维护，避免运维人员逐个排查时进行不必要的检查，有效提高运维人员工作效率，解决了现有技术无法有效进行时实监测配电状态的问题。本实施例中，通过配电异常处理指令来控制异常处理单元进行相应的配电异常处理，可以保证配电网出现故障问题时能得到更及时的调整，保证配电网的工作效率。
在其中一个实施例中，通信模块包括有线通信模块、USB通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块、4G通信模块以及5G通信模块中的至少一种。
其中，有线通信又称有线电信，即利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的方式，光或电信号可以代表声音、文字、图像等。USB即通用串行总线，是一种一般应用于电脑端的高速串行总线，其极高的传输速度可以满足高速数据传输的应用环境要求，且该总线还兼有供电简单(可总线供电)、安装配置便捷(支持即插即用和热插拔)、扩展端口简易(通过集线器最多可扩展127个外设)、传输方式多样化(4种传输模式)，以及兼容良好(产品升级后向下兼容)等优点。GPRS通信模块即通用无线分组业务，是一种基于GSM(GlobalSystem for Mobile Communications，全球移动通信系统)系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“实时在线”“按量计费”“快捷登录”“高速传输”“自如切换”的优点。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的技术，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。CDMA即码分多址技术，其基本思想是靠不同的地址码来区分的地址。每个配有不同的地址码，用户所发射的载波(为同一载波)既受基带数字信号调制，又受地址码调制，接收时，只有确知其配给地址码的接收机，才能解调出相应的基带信号，而其他接收机因地址码不同，无法解调出信号。划分是根据码型结构不同来实现和识别的。一般选择伪随机码作地址码。由于伪随机码的码元宽度远小于PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)信号码元宽度(通常为整数倍)，这就使得加了伪随机码的信号频谱远大于原基带信号的频谱，因此，码分多址也称为扩频多址。4G通信技术是第四代的移动信息系统，是在3G技术上的一次更好的改良，其相较于3G通信技术来说一个更大的优势，是将WLAN技术和3G通信技术进行了很好的结合，使图像的传输速度更快，让传输图像的质量和图像看起来更加清晰。在智能通信设备中应用4G通信技术让用户的上网速度更加迅速，速度可以高达100Mbps。而第五代移动通信技术(英语：5th generation mobile networks或5th generation wirelesssystems、5th-Generation，简称5G或5G技术)是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。具体地，用于实现配电设备状态监控模块与云服务器模块之间数据交互的通信模块可以以多种方式来实现通信。具体包括了有线、USB、GPRS、CDMA、4G、5G中的一种或多种组合，因此通信模块包括有线通信模块、USB通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块、4G通信模块以及5G通信模块等多种模块中的一种或多种组合，实现远程数据监测和测量。本实施例中，通过有线、USB、GPRS、CDMA、4G、5G中的一种或多种组合，保证了配电设备运行状态数据的传输过程不易因受到干扰而失效，保证了数据的有效传输。
在其中一个实施例中，系统还包括数采控制器模块，配电设备状态监控模块通过数采控制器与通信模块连接。
其中，数采控制器可对外接各种常用传感器进行数据采集并对数据进行分析处理，并对其中异常数据进行报警。
具体地，在将配电设备状态监控模块采集的配电设备运行状态数据发送至边缘计算模块进行后续分析前。可以先通过数采控制器来对其中部分传感数据中的异常数据进行识别以及报警，数采控制器可对外接各种常用传感器进行数据采集并对数据进行分析处理，对于异常数据进行报警。本实施例中，通过数采控制器来进行传感数据的采集、识别以及传输，可以有效保证数据采集过程的处理效率。
在一个具体的实施例中，本申请的配电网综合监控系统具体可以参照图3，其中用电采集单元包含有若干个智能电表模块，用于采集配电网用户的用电信息。用电采集单元通过处理单元与智能网关连接，设备运行状态监测单元包括温湿度检测模块、振动检测模块、红外感应模块、支路检测模块以及市电掉电与雷击监检测模块等模块。其中温湿度监测模块具体包括温湿度传感器，支路监测模块具体包括了电流互感器和电压互感器。设备运行状态监测单元通过数采控制器与通信模块连接，通信模块具体可以分为有线通信和无线通信。而通信模块则直接与智能网关模块连接，可以发送设备运行状态监测单元所采集的配电设备运行状态数据至智能网关。边缘计算模块则与智能网关连接，边缘计算模块用于对所述配网用电数据以及所述配电设备运行状态数据进行边缘计算，获取用电数据监控结果数据。当发现异常数据时，为了对异常数据对应的配电网异常进行处理，可以生成异常处理指令，然后通过智能网关将异常处理指令发送至处理模块，通过处理模块内的投切控制模块以及无功补偿模块来进行相应的异常处理，同时，通过报警模块进行异常报警。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种配电网综合监控系统，所述系统包括用电信息采集模块、配电设备状态监控模块、通信模块、智能网关模块以及边缘计算模块；
所述智能网关与用电信息采集模块、配电设备状态监控模块、通信模块以及边缘计算模块相连，所述用电信息采集模块采集配网用电数据，并将所述配网用电数据发送至所述智能网关；所述配电设备状态监控模块采集配电设备运行状态数据，并通过所述通信模块将所述配电设备运行状态数据发送至所述智能网关；所述智能网关模块将所述配网用电数据以及所述配电设备运行状态数据发送至边缘计算模块并进行管理；所述边缘计算模块对所述配网用电数据以及所述配电设备运行状态数据进行边缘计算，获取配电网综合监控结果数据，所述智能网关模块具体用于分别接收从所述用电信息采集模块采集来的用电数据，以及所述配电设备状态监控模块采集来的配电设备运行状态数据，并将所述用电数据以及所述配电设备运行状态数据汇总整理后传输至边缘计算模块进行配电网监控数据的计算处理，所述边缘计算模块具体用于基于所述配网用电数据以及所述配电设备运行状态数据，进行配网数据的汇总分析，包括配网数据处理、识别和计算；同时确定配网运行过程中的信号传输异常状况以及设备异常情况；并下发相应的处理指令或者报警指令;
所述边缘计算模块包括基于RISC-V指令集的处理器以及CNN硬件加速器；所述处理器进行配网用电数据以及配电设备运行状态数据相关的计算处理，生成并发送控制指令至所述CNN硬件加速器；所述的CNN硬件加速器根据所述控制指令对所述智能网关模块发送的配网用电数据以及所述配电设备运行状态数据进行卷积计算，并将所述卷积计算的计算结果发送至所述处理器；
所述智能网关包括：
基于RISC-V的核心板，包括主控RISC-V处理器、DDR内存、FLASH存储器、以太网PHY、USB接口；
基表单元，包括CPU、电能计量模块以及开关电源模块，所述CPU与所述主控RISC-V处理器通信，所述电能计量模块用于采集三相电压电流，并进行电能计量，所述开关电源模块用于为所述智能网关供电；
数字量输入输出电路，包括数字量输入模块以及数字量输出模块；
载波通信模块，所述载波通信模块通过插接的方式安装在所述智能网关对应的终端上；
加密通信模块，所述加密通信模块通过插接的方式安装在所述智能网关对应的终端上，所述主控RISC-V处理器通过以太网与所述加密通信模块通信，所述加密通信模块用于将接收的数据加密后发送。
2.根据权利要求1所述的配电网综合监控系统，其特征在于，所述通信模块包括有线通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块、4G通信模块以及5G通信模块中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的配电网综合监控系统，其特征在于，所述边缘计算模块还包括通信协议接口，所述处理器通过所述通信协议接口与所述CNN硬件加速器连接。
4.根据权利要求1所述的配电网综合监控系统，其特征在于，所述数字量输入输出电路包括10个数字量输入和10个数字量输出。
5.根据权利要求1所述的配电网综合监控系统，其特征在于，所述配电设备状态监控模块包括温湿度检测单元、振动检测单元、红外感应单元、支路检测单元、市电掉电以及雷击检测单元，所述温湿度检测单元、所述振动检测单元、所述红外感应单元、所述支路检测单元、所述市电掉电以及雷击检测单元分别与所述通信模块电连接。
6.根据权利要求5所述的配电网综合监控系统，其特征在于，所述温湿度检测包括为温湿度传感器，所述支路检测单元包括电流互感器和电压互感器。
7.根据权利要求1所述的配电网综合监控系统，其特征在于，所述用电信息采集模块还包括异常处理单元，所述边缘计算模块还用于根据所述配电网监控结果数据生成配电异常处理指令，并通过所述智能网关将所述异常处理指令发送至所述异常处理单元，所述异常处理单元用于根据所述配电异常处理指令进行配电异常处理。
8.根据权利要求7所述的配电网综合监控系统，其特征在于，所述异常处理单元包括投切控制器及无功补偿器，所述投切控制器及所述无功补偿器分别与所述用电信息采集模块以及所述智能网关模块电连接。
9.根据权利要求8所述的配电网综合监控系统，其特征在于，所述无功补偿器的补偿方式包括共补、分补以及混合补偿。
10.根据权利要求1所述的配电网综合监控系统，其特征在于，所述系统还包括数采控制器模块，所述配电设备状态监控模块通过所述数采控制器与所述通信模块连接。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114243910B (zh) * 2021-11-29 2022-09-02 百斯特（广州）信息技术有限公司 一种基于5g vpdn专网的配电网监控系统及方法
CN115128417A (zh) * 2022-08-31 2022-09-30 江苏鑫洋智能电力科技有限公司 一种宝塔结构电气设备绝缘性能智能在线监测装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN208689407U (zh) * 2018-08-27 2019-04-02 浙江天正电气股份有限公司 一种基于物联网的低压智能配用电系统
US10880362B2 (en) * 2018-12-03 2020-12-29 Intel Corporation Virtual electrical networks
CN110007961B (zh) * 2019-02-01 2023-07-18 中山大学 一种基于risc-v的边缘计算硬件架构
CN210444297U (zh) * 2019-09-30 2020-05-01 江苏润和智融科技有限公司 一种配电物联网边缘网关设备
CN111062651A (zh) * 2020-03-18 2020-04-24 南京中电科能技术有限公司 基于边缘计算和大数据分析的安全用电管理系统及方法
CN111478902B (zh) * 2020-04-07 2021-03-23 江苏润和智融科技有限公司 电力边缘网关设备及基于该设备的传感数据上链存储方法
CN112526942A (zh) * 2020-11-04 2021-03-19 武汉慧联无限科技有限公司 一种物联网配电房监控运维系统及方法
CN112305969A (zh) * 2020-11-05 2021-02-02 南京伯罗奔尼能源管理有限公司 面向电力物联网的智慧配电房综合安全监控系统、方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于智能配变终端的低压配电网智能运检体系构建研究;肖新华等;供用电(第06期);第55-61页 *

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