CN114696468B - 数字配电网边缘计算控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种数字配电网边缘计算控制装置及方法，装置包括边缘侧纵向多核多操作系统横向分层的多业务协同软硬件平台；多业务协同软硬件平台包括纵向上在多核计算芯片划分的多个操作系统，横向上每个操作系统配置有硬件层、内核层、支撑层和应用层，且各操作系统的内核层、支撑层和应用层均独立设置。结合各类业务数据实现多业务协同的智能监测与就地智能控制，实现监测、保护、控制、计量、PMU五大业务的就地智能与协调处理，可灵活配置软硬件实现多样化的数字电网边缘计算与控制场景需求，有效提高适用范围，为各类业务的应用提供了安全、可靠的运行环境，提高了装置功能的可扩展性以及硬件资源有效利用率。

Description

数字配电网边缘计算控制装置及方法
技术领域
本申请涉及电力电网技术领域，特别是涉及一种数字配电网边缘计算控制装置及方法。
背景技术
目前国内中低压配电网控制监测设备基本上都是按电压等级、业务功能以不同的产品形态应用在各个场景，产品设计依赖于进口芯片与进口操作系统。固定的场景只能使用固定匹配对应的设备，各个设备的业务、数据相互独立，业务数据由设备自行上送至相关业务主站，部分数据计算与分析需在主站端处理，控制决策需通过主站下发命令到设备端执行。目前还没有一种产品能够实现多业务的协同处理与就地智能控制，并且能够灵活配置软硬件以适用于各个应用场景。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可提高适用范围的数字配电网边缘计算控制装置及方法。
一种数字配电网边缘计算控制装置，所述装置结合各类业务数据实现多业务协同的智能监测与就地智能控制，所述装置包括边缘侧纵向多核多操作系统横向分层的多业务协同软硬件平台；所述多业务协同软硬件平台包括纵向上在多核计算芯片划分的多个操作系统，横向上每个所述操作系统配置有硬件层、内核层、支撑层和应用层，且各所述操作系统的内核层、支撑层和应用层均独立设置；所述多业务协同软硬件平台的软件平台提供标准接口及系统服务；
所述硬件层包括所述多核计算芯片和模块化设计的各类通用硬件接口，所述多核计算芯片包括实时核和非实时核，所述多核计算芯片划分的各操作系统之间通过核间通信方式进行数据交互；各操作系统通过容器运行业务应用，并通过数据中心、设备中心相互共享数据与资源；
所述内核层包括操作系统内核和文件系统，用于任务调度、内存管理、网络管理、设备管理、进程管理、进程间通信及核间通信；
所述支撑层包括硬件抽象层、系统支撑层和业务支撑层，所述硬件抽象层用于提供统一的标准化设备接口服务，所述系统支撑层用于为应用层提供系统支撑服务，所述业务支撑层用于为应用层提供业务支撑；
所述应用层根据所述支撑层提供的系统服务和业务支撑，运行监测、保护、控制、计量和PMU业务应用；
所述计算控制装置基于所述多业务协同软硬件平台实现多业务协同的智能监测与就地智能控制功能，包括就地电压控制、新能源并网控制、故障自愈控制、配变监测控制和精益线损监测。
在其中一个实施例中，所述实时核为2个实时核，所述非实时核为4个非实时核；其中，所述实时核的实时性高于所述非实时核，所述非实时核的计算能力高于所述实时核；所述多核计算芯片采用AMP为主、SMP结合的方式，将2个实时核和4个非实时核划分为4个操作系统，其中2个非实时核运行的非实时操作系统，运行安全Ⅰ区非实时相关应用，另外2个非实时核运行的非实时操作系统，运行安全II区非实时相关应用；其中1个实时核运行的操作系统运行保护控制相关实时业务，另1个实时核运行的操作系统运行PMU相关实时业务。
在其中一个实施例中，所述安全Ⅰ区与所述安全II区的各业务之间采用容器技术实现逻辑隔离；所述安全Ⅰ区与所述安全II区的操作系统之间通过设定的数据中心互联接口或内核层共享内存接口实现底层数据交互；同一安全区内通过设定的数据中心互联接口实现数据共享。
在其中一个实施例中，所述业务支撑层包括数据中心模块、设备管理中心模块和共享数据库，所述共享数据库用于存储业务数据，所述数据中心模块用于对应用访问进行协调控制以及对共享数据库进行数据管理，所述设备管理中心模块用于对硬件设备进行管理、对应用访问进行协调控制以及分配硬件设备的应用归属；所述数据中心模块对应用访问进行权限控制和冲突解决，协调处理多业务多应用并发访问；所述设备管理中心模块对应用访问进行优先级仲裁、权限控制和冲突解决控制，协调处理多业务多应用并发访问硬件设备；所述实时核运行的操作系统的业务数据通过核间通信方式发送给所述非实时核运行的操作系统中相应的管理应用，所述管理应用通过所述系统支撑层的消息总线访问所述数据中心模块，将业务数据存到所述共享数据库。
在其中一个实施例中，各操作系统的业务应用还通过所述消息总线进行应用间数据协同；所述消息总线为MQTT消息总线，所述核间通信方式包括共享内存、邮箱和虚拟网卡中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述应用层包括监测、保护、控制、计量、PMU五大类业务应用，根据业务类型分别在不同操作系统、不同容器中部署相应业务应用，各业务应用在各自容器中其对应的内存、文件系统以及私有设备均相互隔离。
在其中一个实施例中，所述多核计算芯片采用软IP与硬IP结合的方式实现电力专用IP,采用软IP特性对不同业务特有需求数据进行灵活配置,采用硬IP特性实现各类业务基础数据进行高效采集。
在其中一个实施例中，所述计算控制装置基于硬件的模块化设计，软件的APP化部署，具有根据应用场景定制软件功能，根据软件功能定义硬件接口模块的特征。
在其中一个实施例中，所述计算控制装置的就地电压控制包括：融合本地PMU量测数据、计量数据以及监测数据，进行分布式光伏和负荷的出力预测，根据分布式光伏和负荷的出力预测的结果进行就地电压控制输出，实现对电压的多业务协同就地智能控制；
所述计算控制装置的新能源并网控制包括：基于边缘侧PMU量测数据、监测数据形成的多源历史数据，对本地分布式能源和负荷进行预测，根据本地分布式能源和负荷预测的结果控制并网开关，实现对本地新能源并网的就地智能控制；
所述计算控制装置的故障自愈控制包括：运用5G通信技术，采用通用边边通信协议传递各边缘端模拟量及开关量信号，并依靠基于B码/GPS对时的插值同步技术进行边边数据协同，实现基于边边数据协同的智能分布式馈线自动化、配电网5G差动保护功能；
所述计算控制装置的配变监测控制包括：融合配变中低压侧的保护数据及监测数据，进行配变差动保护，以及结合保护数据与环境监测数据对配变进行智能监测；
所述计算控制装置的精益线损监测包括：融合配变高低两侧的计量数据、监测数据，对含配变在内的中低压系统进行融合状态智能监测。
一种数字配电网边缘计算控制方法，基于上述的数字配电网边缘计算控制装置实现，该方法包括：基于多业务协同软硬件平台实现多业务协同的智能监测与就地智能控制功能，包括就地电压控制、新能源并网控制、故障自愈控制、配变监测控制和精益线损监测。
上述数字配电网边缘计算控制装置及方法，装置包括边缘侧纵向多核多操作系统横向分层的多业务协同软硬件平台，结合各类业务数据实现多业务协同的智能监测与就地智能控制，实现监测、保护、控制、计量、PMU五大业务的就地智能与协调处理，可灵活配置软硬件实现多样化的数字电网边缘计算与控制场景需求，有效提高适用范围，为各类业务的应用提供了安全、可靠的运行环境，提高了装置功能的可扩展性以及硬件资源有效利用率。
附图说明
图1为一实施例中数字配电网边缘计算控制装置的多业务协同软硬件平台示意图；
图2和图3为一实施例中应用层的架构示意图；
图4和图5为一实施例中数字配电网边缘计算控制装置硬件示意图；
图6为一实施例中数字配电网边缘计算控制装置基于多业务协同软硬件平台实现多业务协同的智能监测与就地智能控制功能的示意图。
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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语包括相关所列项目的任何及所有组合。
在一个实施例中，提供了一种数字配电网边缘计算控制装置，装置结合各类业务数据实现多业务协同的智能监测与就地智能控制。如图1所示，装置包括边缘侧纵向多核多操作系统横向分层的多业务协同软硬件平台；多业务协同软硬件平台包括纵向上在多核计算芯片划分的多个操作系统，横向上每个操作系统配置有硬件层、内核层、支撑层和应用层，且各操作系统的内核层、支撑层和应用层均独立设置；多业务协同软硬件平台的软件平台提供标准接口及系统服务。
硬件层包括多核计算芯片和模块化设计的各类通用硬件接口，多核计算芯片包括实时核和非实时核，多核计算芯片划分的各操作系统之间通过核间通信方式进行数据交互；各操作系统通过容器运行业务应用，并通过数据中心、设备中心相互共享数据与资源。内核层包括操作系统内核和文件系统，用于任务调度、内存管理、网络管理、设备管理、进程管理、进程间通信及核间通信。支撑层包括硬件抽象层、系统支撑层和业务支撑层，硬件抽象层用于提供统一的标准化设备接口服务，系统支撑层用于为应用层提供系统支撑服务，业务支撑层用于为应用层提供业务支撑。应用层根据支撑层提供的系统服务和业务支撑，运行监测、保护、控制、计量和PMU（Phasor Measurement Unit 同步相量测量单元）业务应用。核间通信的具体方式也并不唯一，具体地，核间通信方式可包括共享内存、邮箱和虚拟网卡中的至少一种。
计算控制装置基于多业务协同软硬件平台实现多业务协同的智能监测与就地智能控制功能，包括就地电压控制、新能源并网控制、故障自愈控制、配变监测控制和精益线损监测。其中，计算控制装置具备适用于各个中低压配电网多业务场景的硬件接口，软件集成电网监测、保护、控制、计量、PMU等业务应用的不同计算需求，提供通用的软硬件接口，实现了搭建边缘侧多业务协同软硬件平台,在边缘侧单一设备上实现中低压、多业务协同的边缘计算功能。
计算控制装置基于多业务协同软硬件平台进行就地电压控制、新能源并网控制、故障自愈控制、配变监测控制和精益线损监测的具体方式并不唯一，在一个实施例中，计算控制装置的就地电压控制包括：融合本地PMU量测数据、计量数据以及监测数据，进行分布式光伏和负荷的出力预测，根据分布式光伏和负荷的出力预测的结果进行就地电压控制输出，实现对电压的多业务协同就地智能控制。具体地，装置通过融合本地PMU量测数据、计量数据以及监测数据，进行规律提取形成预测模型，并利用预测模型生成第二天分布式光伏和负荷的出力预测，根据负荷预测结果进行就地电压控制输出，实现对电压的多业务协同就地智能控制。
在一个实施例中，计算控制装置的新能源并网控制包括：基于边缘侧PMU量测数据、监测数据形成的多源历史数据，对本地分布式能源和负荷进行预测，根据本地分布式能源和负荷预测的结果控制并网开关，实现对本地新能源并网的就地智能控制。具体地，装置基于边缘侧PMU量测以及监测数据形成的多源历史数据提炼本地源、荷变化规律和特征，同时不断融合动态更新的量测数据，实现对本地分布式能源和负荷的准确预测，根据预测结果控制并网开关，实现对本地新能源并网的就地智能控制。
在一个实施例中，计算控制装置的故障自愈控制包括：运用5G通信技术，采用通用边边通信协议传递各边缘端模拟量及开关量信号，并依靠基于B码/GPS对时的插值同步技术进行边边数据协同，实现基于边边数据协同的智能分布式馈线自动化、配电网5G差动保护功能。具体地，装置通过运用5G通信技术，采用通用边边通信协议传递各边缘端模拟量及开关量信号，并依靠基于B码/GPS对时的插值同步技术实现边边数据协同，实现基于边边数据协同的智能分布式馈线自动化、配电网5G差动保护功能，实现就地秒级故障切除与供电恢复。
在一个实施例中，计算控制装置的配变监测控制包括：融合配变中低压侧的保护数据及监测数据，进行配变差动保护，以及结合保护数据与环境监测数据对配变进行智能监测。具体地，装置通过融合配变中低压侧保护及监测数据，实现配变差动保护，结合保护与环境监测数据，对配变进行智能监测，并实现对配变的预防控制。
在一个实施例中，计算控制装置的精益线损监测包括：融合配变高低两侧的计量数据、监测数据，对含配变在内的中低压系统进行融合状态智能监测。具体地，装置通过融合配变高低两侧计量、监测数据，实现含配变在内的中低压系统融合状态智能监测，支撑实现变压器损耗计算等精细化监测功能。
其中，多核计算芯片可采用多核的国产电力专用边缘计算芯片，本实施例中，多核计算芯片为国产多核电力专用CPU（Central Processing Unit，中央处理器）芯片。通过搭建纵向多核多操作系统横向分层的多业务协同软硬件平台，纵向基于国产电力专用边缘计算芯片分为四个操作系统，横向将整个系统分为硬件层、内核层、支撑层和应用层。进一步地，硬件层采用模块化设计，包括核心模块以及各种物理接口模块，核心模块由CPU、运行内存单元以及数据储存单元组成，硬件层为内核层、支撑层、应用层提供系统软件运行的硬件环境，以及各种外设物理接口。
多核计算芯片的实时核和非实时核的数量都不是唯一的，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，实时核为2个实时核，非实时核为4个非实时核；实时核的实时性高于非实时核，非实时核的计算能力高于实时核；多核计算芯片采用AMP（Asymmetric Multi-Processing，非对称多处理）为主、SMP（Symmetric Multi-Processing，对称多处理）结合的方式，将2个实时核和4个非实时核划分为4个操作系统，其中2个非实时核运行的非实时操作系统，运行安全Ⅰ区非实时相关应用，另外2个非实时核运行的非实时操作系统，运行安全II区非实时相关应用；其中1个实时核运行的操作系统运行保护控制相关实时业务，另1个实时核运行的操作系统运行PMU相关实时业务。其中，实时核对实时性要求极高，都是ms级的。非实时核对计算能力要求高，要求芯片内核具有超强的算力。本实施例中，实时核可采用CK810实时核，非实时核可采用CK860非实时核。
具体地，多核计算芯片由6个核组成，主要分为两类功能核：2个CK810实时核、4个CK860非实时核。其中2个CK860非实时核运行一个国产非实时操作系统，此系统主要运行5大业务中安全Ⅰ区非实时相关应用；另外2个CK860非实时核运行一个国产非实时操作系统，此系统主要运行5大业务中安全Ⅱ区非实时相关应用；其中1个CK810实时核运行一个国产实时操作系统，此系统主要运行保护控制相关实时业务，需要配合电力专用IP（Intelligent Property，知识产权核）来使用，对实时性要求极高，完成快速计算，并快速做出保护动作；另外1个CK810实时核运行一个国产实时操作系统，此系统主要运行PMU相关实时业务。由硬件层划分的四个操作系统都具有自己独立的内核层、支撑层及应用层，通过虚拟网卡、共享内存、邮箱的核间通信方式进行四个系统间的数据交互。
在一个实施例中，安全Ⅰ区与安全II区的各业务之间采用容器技术实现逻辑隔离；安全Ⅰ区与安全II区的操作系统之间通过设定的数据中心互联接口或内核层共享内存接口实现底层数据交互；同一安全区内通过设定的数据中心互联接口实现数据共享。具体地，基于多业务协同软硬件平台，参照电力监控系统安全分区的要求实现在单一设备上多业务的安全分区管理，边缘计算控制装置在安全Ⅰ区、安全II区采用2套独立的操作系统，实现逻辑隔离；装置内部的安全Ⅰ、II区各业务之间采用容器技术，实现逻辑隔离；装置的2个安全区的操作系统之间只能通过提前设定的数据中心互联接口或内核层共享内存接口实现底层数据交互；装置同一安全区内部通过提前设定的数据中心互联接口实现数据共享。
接口模块的具体类型也并不唯一，在一个实施例中，接口模块包括人机交互模块、4G/GPS（Global Positioning System，全球定位系统）模块、载波模块、通信模块、中央处理模块、开入开出模块、电源模块、中压采集模块、低压采集模块、开入扩展模块、开出扩展模块、电压采集扩展模块和电流采集扩展模块中的至少一种。进一步地，接口模块通过SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）、UART（Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发传输器）、IIC（Inter-Integrated Circuit，集成电路总线）、USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）、CAN（Controller Area Network,控制器局域网络）或GPIO（General Purpose Input Output，通用输入/输出口）接口与多核计算芯片通信。
具体地，计算控制装置基于硬件的模块化设计，软件的APP化部署，具有根据应用场景定制软件功能，根据软件功能定义硬件接口模块的特征。在不同的应用场景，根据场景需求定制软件功能，软件功能根据数据输入输出方式，选择不同的硬件模块组合成不同形态的边缘计算控制装置。进一步地，在一个实施例中，多核计算芯片采用软IP与硬IP结合的方式实现电力专用IP,采用软IP特性对不同业务特有需求数据进行灵活配置,采用硬IP特性实现各类业务基础数据进行高效采集。
其中，基于多核异构的国产电力专用边缘计算芯片，采用软IP与硬IP结合的方式实现电力专用IP。对于电力专用领域中特有的、需要灵活配置的功能特性，结合软IP的灵活性高、可移植性强，允许用户自配置的优点采用软IP实现；对于通用基础类功能、需高效处理的特性，结合硬IP的客制化高、效能优越的优点采用硬IP实现。边缘计算控制装置运用边缘计算芯片的电力专用IP，采用其软IP特性对不同业务特有需求数据的灵活配置实现，融合多类业务数据。采用其硬IP特性实现各类业务基础数据的高效采集，降低实时核与非实时核的负载，提高业务数据分析处理能力。
继续参照图1，内核层运行国产操作系统内核、文件系统，实现任务调度、内存管理、网络管理、设备管理、进程管理、进程间通信以及核间通信等功能，为支撑层提供各类系统接口、外设驱动接口，文件操作接口等。支撑层为基于数据中心、消息总线、设备管理中心的整体软件架构提供支撑，并实现硬件抽象层，向下隔离操作系统以及硬件的差异。支撑层总体分为三层，包括硬件抽象层、系统支撑层和业务支撑层。其中，硬件抽象层具有与业务无关的特征，对外提供统一的标准化设备接口服务，统一管理硬件资源，含有通用接口、网络服务、串口服务、AD（模数转换）采集等管理服务。系统支撑层具有与业务无关的特征，为应用层提供各类系统支撑服务。
业务支撑层具有与业务相关的特征，为应用层提供业务支撑。在一个实施例中，业务支撑层包括数据中心模块、设备管理中心模块和共享数据库，共享数据库用于存储业务数据，数据中心模块用于对应用访问进行协调控制以及对共享数据库进行数据管理，设备管理中心模块用于对硬件设备进行管理、对应用访问进行协调控制以及分配硬件设备的应用归属。数据中心模块对应用访问进行权限控制和冲突解决，协调处理多业务多应用并发访问；设备管理中心模块对应用访问进行优先级仲裁、权限控制和冲突解决控制，协调处理多业务多应用并发访问硬件设备。
此外，在一个实施例中，实时核运行的操作系统的业务数据通过核间通信方式发送给非实时核运行的操作系统中相应的管理应用，管理应用通过系统支撑层的消息总线访问数据中心模块，将业务数据存到共享数据库。进一步地，各操作系统的业务应用还通过消息总线进行应用间数据协同。其中，消息总线的类型也不是唯一的，本实施例中，消息总线为MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）消息总线。
具体地，装置内部通过数据中心模块、共享数据库、MQTT消息总线、核间通信实现多业务数据协同。数据中心模块对应用访问进行权限控制、冲突解决，协调处理多业务多应用并发访问，同时管理共享数据库内数据，共享数据库存储各类业务数据（保护数据、计量数据、监测数据、PMU数据等）。实时操作系统上的保护、控制、PMU业务数据，通过共享内存、邮箱、虚拟网卡的核间通信方式，将相关数据发送给非实时操作系统上的保护、控制、PMU业务管理类应用，管理类应用以及非实时核上其他业务应用通过MQTT消息总线访问数据中心模块，将各类业务数据存到共享数据库，同时也可根据需要从数据中心模块的共享数据库获取其他业务数据。其次，四个操作系统上各个业务应用还能通过MQTT消息总线，直接传输相关操作指令或者业务数据，进行应用间数据协同。
设备管理中心模块管理硬件设备，对应用访问进行优先级仲裁、权限控制、冲突解决，协调处理多业务多应用并发访问硬件设备。各个业务应用通过MQTT消息总线向设备管理中心模块申请访问硬件设备，设备管理中心模块根据应用申请的优先级，授予应用相应访问权限，应用在获取该设备访问权限后，通过标准化设备接口访问该硬件设备。在多个应用同时申请访问一个外设时，优先级不同时按优先级分配访问权限，在优先级相同时，进行同级分时复用，根据调用设备接口的先后顺序访问硬件设备，在前一个应用释放该设备后，由下一个应用访问。
在一个实施例中，应用层包括监测、保护、控制、计量、PMU等五大类业务应用，根据业务类型分别在不同容器中部署相应业务应用，各业务应用在各自容器中其对应的内存、文件系统以及私有设备均相互隔离。其中，如图2和图3所示，操作系统-1（安全Ⅰ区）中包括保护控制业务应用、计量业务应用和监测业务应用，保护控制业务应用部署在容器1中，包括控制保护管理应用和配电通信应用。计量业务应用部署在容器2中，包括计量上行通信应用、计量下行通信应用和计量抄表管理应用。监测业务应用部署在容器3中，包括电能质量管理应用。操作系统-2（安全II区）中包括监测业务应用和计量业务应用，监测业务应用部署在容器1和容器3中，容器1中的监测业务应用包括配电监测应用、环境监测应用和配电通信应用，容器3中的监测业务应用包括故障研判与定位应用和台区拓扑识别应用。计量业务应用部署在容器2中，包括交流采集应用和本地计量应用。操作系统-3中包括保护控制业务应用，保护控制业务应用包含5G差动保护应用、常规保护应用、就地型FA（FeederAutomation，馈线自动化）应用、智能分布式FA应用、接地保护应用和三边应用。操作系统-4中包括监测业务应用和PMU业务应用，监测业务应用包括电能质量采集应用，PMU业务应用包括PMU数据采集应用。
具体地，应用层根据支撑层提供的各类系统服务、业务支撑，运行监测、保护、控制、计量、PMU业务应用。各业务模块隔离设计，相互独立，使用APP（Application，应用程序）化部署，按功能划分若干个独立的APP服务，每个服务之间不存在相互调用与依赖关系，从而达到相互解耦。运用容器技术，实现内存隔离、文件系统隔离以及私有设备隔离，保证装置内不同业务之间的独立性，互不干扰。与此同时，各个应用又能通过MQTT消息总线访问数据中心，将产生的应用数据存到数据中心共享，也可读取其他应用数据供自身应用计算使用。
其中，内存隔离，保证不同容器内APP内存空间独立。由操作系统根据配置规则，对每个容器分配不同的虚拟空间，主要依赖硬件MMU（Memory Management Unit，内存管理单元）来管理内存，每个容器使用了独立的MMU上下文，不同容器间的页表都是独立的。比如内存子系统可以为容器设定一个内存使用上限，容器仅可使用分配的内存，其他内存空间不可见，访问时会报错。容器之间使用虚拟地址相互隔离，使用时由操作系统分配，无法指定物理地址。
文件系统隔离，保证不同容器内业务的文件信息独立。装置使用的国产操作系统的容器文件系统使用IO重定向技术，容器根目录由系统IO子系统进行管理，存储空间可根据要求进行规定，每个容器具有自己完整的文件目录，防止本容器文件信息被窃取。
私有设备隔离,保证不同容器内业务操作设备不会互相影响。装置使用的国产操作系统每个容器会有其独立的设备文件路径，即每个容器的设备文件实际被映射到了系统内的不同真实路径中。每个容器对其他容器的私有设备不可见。同时可对具体设备权限进行管控，并在容器运行时检查配置信息，容器内所有资源使用情况对管理者透明，防止程序后门对关键设备进行恶意控制。
上述数字配电网边缘计算控制装置，装置包括边缘侧纵向多核多操作系统横向分层的多业务协同软硬件平台，结合各类业务数据实现多业务协同的智能监测与就地智能控制，实现监测、保护、控制、计量、PMU五大业务的就地智能与协调处理，可灵活配置软硬件实现多样化的数字电网边缘计算与控制场景需求，有效提高适用范围，为各类业务的应用提供了安全、可靠的运行环境，提高了装置功能的可扩展性以及硬件资源有效利用率。
在一个实施例中，还提供了一种数字配电网边缘计算控制方法，基于上述数字配电网边缘计算控制装置实现，该方法包括：基于多业务协同软硬件平台实现多业务协同的智能监测与就地智能控制功能，包括就地电压控制、新能源并网控制、故障自愈控制、配变监测控制和精益线损监测。该方法基于多业务协同软硬件平台实现多业务协同的智能监测与就地智能控制功能的具体过程，在上述数字配电网边缘计算控制装置中进行了详细说明，在此不再赘述。
为便于更好地理解上述数字配电网边缘计算控制装置及方法，下面结合具体实施例进行详细解释说明。
目前国内中低压配电网控制监测设备基本上都是按电压等级、业务功能以不同的产品形态应用在各个场景，产品设计依赖于进口芯片与进口操作系统。固定的场景只能使用固定匹配对应的设备，各个设备的业务、数据相互独立，业务数据由设备自行上送至相关业务主站，部分数据计算与分析需在主站端处理，控制决策需通过主站下发命令到设备端执行。目前还没有一种产品能够实现中低压多业务的协同处理与就地智能控制，并且能够灵活配置软硬件以适用于各个应用场景。现有技术存在以下缺点：
1）产品种类多，同一产品功能单一，只能在固定的场景应用。
2）产品设计依赖于进口芯片与进口操作系统。
3）各个设备的业务、数据相互独立，部分控制决策需主站端进行计算分析并下发，无法实现中低压多业务的协同处理与就地智能控制。
基于此，本申请提供了一种数字配电网边缘计算控制装置，基于国产电力专用边缘计算芯片、国产操作系统以及轻量高可靠容器技术，满足国家对电网安全的要求；采用软件定义硬件、硬件模块化、软件APP化等先进设计思想，完成中/低压、实时/非实时、多时间尺度、不同数值精度等各类复杂计算任务的协同，实现监测、保护、控制、计量、PMU等五大业务的就地智能与协调处理，可灵活配置软硬件实现多样化的数字电网边缘计算与控制场景需求。
具体地，本申请提供的一种数字配电网边缘计算控制装置，其内容如下：
1）数字配电网边缘计算控制装置具备适用于各个中低压配电网场景的硬件接口，软件集成电网监测、保护、控制、计量、PMU 等业务应用的不同计算需求，软件集成电网监测、保护、控制、计量、PMU 等业务应用的不同计算需求，提供通用的软硬件接口，搭建了边缘侧多业务协同软硬件平台,在边缘侧单一设备上实现中低压、多业务协同的边缘计算功能。
2）搭建纵向多核多操作系统横向分层的多业务协同软硬件平台，如图1-图3所示，纵向基于六核的国产电力专用边缘计算芯片，分为四个操作系统，横向将整个系统分为四层。硬件上具备同时接入中低压各类数据、设备的能力，软件上运用标准接口，多系统多容器运行中低压多个业务应用，通过数据中心、设备中心相互共享数据与资源，将中低压、多业务彻底打通，应用结合各类业务数据实现中低压多业务协同。
3）多业务协同软硬件平台横向由四层构成：硬件层（包含核心模块、物理接口模块等），内核层（包含操作系统、文件系统等），业务支撑层（包含数据中心模块、设备管理中心模块、消息总线、硬件抽象层等）、应用层（包含监测、保护、控制、计量、PMU 等业务应用）。
4）硬件层模块化设计，由CPU、内存、储存组成的核心模块以及各种物理接口模块组成。硬件层为内核层，支撑层，应用层提供系统软件运行的硬件环境，以及各种外设物理接口。
5）内核层运行国产操作系统内核、文件系统，实现任务调度、内存管理、网络管理、设备管理、进程管理、进程间通信以及核间通信等功能，为支撑层提供各类系统接口、外设驱动接口，文件操作接口等。
6）支撑层为基于数据中心、消息总线、设备管理中心的整体软件架构提供支撑，并实现硬件抽象层，向下隔离操作系统以及硬件的差异。总体又分为三层，包括硬件抽象层、系统支撑层、业务支撑层。硬件抽象层具有与业务无关的特征，对外提供统一的标准化设备接口服务，统一管理硬件资源。系统支撑层具有与业务无关的特征，为应用层提供各类系统支撑服务。业务支撑层具有与业务相关的特征，为应用层提供业务支撑。数据中心主要实现对应用访问的协调控制以及对共享数据库的数据管理；设备管理中心主要实现对硬件设备的管理、对应用访问的协调控制以及分配硬件设备的应用归属。
7）应用层根据支撑层提供的各类系统服务、业务支撑，运行监测、保护、控制、计量、PMU 业务应用。各业务模块隔离设计，相互独立，使用APP化部署，按功能划分若干个独立的APP服务，每个服务之间不存在相互调用与依赖关系，从而达到相互解耦。运用容器技术，实现内存隔离，文件系统隔离，私有设备隔离，保证装置内不同业务之间的独立性，互不干扰。与此同时，各个应用又能通过MQTT消息总线访问数据中心，将产生的应用数据存到数据中心共享，也可读取其他应用数据供自身应用计算使用。
8）纵向多核多操作系统由六核四操作系统构成：基于多核异构的国产电力专用边缘计算芯片由6个核组成，主要分为两大功能核，2个CK810实时核、4个CK860非实时核。采用AMP为主，SMP结合的方式，将6个核划分为4个操作系统，其中2个CK860非实时核运行一个国产非实时操作系统，此系统主要运行5大业务中安全Ⅰ区非实时相关应用；另外2个CK860非实时核运行一个国产非实时操作系统，此系统主要运行5大业务中安全Ⅱ区非实时相关应用；其中1个CK810实时核运行一个国产实时操作系统，此系统主要运行保护控制相关实时业务，需要配合电力专用IP来使用，实时性高，能够完成快速计算，并做出保护决策；另外1个CK810实时核运行一个国产实时操作系统，此系统主要运行PMU相关实时业务。
9）四个操作系统都具有自己独立的内核层、支撑层及应用层。通过虚拟网卡、共享内存、邮箱的核间通信方式进行四个系统间的数据交互；通过标准通用的软硬件接口，访问SPI、UART、IIC、CAN、USB、GPIO等外部设备，数据中心、设备管理中心等内部管理模块。
10）装置采用基于多核异构的国产电力专用边缘计算芯片，采用国产指令集和CPU内核、同/异混合多核架构设计、电力专用IP、神经网络算法单元等技术，满足实时/非实时、高性能、高并发业务处理、多样数据安全隔离等应用要求，支持智能分析与处理的神经网络算法实现，满足数字电网边缘侧多元电力应用需求。
11）基于多核异构的国产电力专用边缘计算芯片，采用软IP与硬IP结合的方式实现电力专用IP。对于电力专用领域中特有的、需要灵活配置的功能特性，结合软IP的灵活性高、可移植性强，允许用户自配置的优点采用软IP实现；对于通用基础类功能、需高效处理的特性，结合硬IP的客制化高、效能优越的优点采用硬IP实现。
12）边缘计算装置运用边缘计算芯片的电力专用IP，采用其软IP特性对不同业务特有需求数据的灵活配置实现，融合多类业务数据。采用其硬IP特性实现各类业务基础数据的高效采集，降低实时核与非实时核的负载，提高业务数据分析处理能力。
13）为了融合各个设备、业务以及数据，结合当前应用的环网柜、柱上断路器、智能配电房、低压台区、有序充电等应用场景以及该应用场景下设备和设备数据接口，以模块化的硬件设计思想，设计多个不同功能的硬件模块，根据实际场景的需要，可任意选择组合，部分功能模块还可根据需要选择多个，实现接口的扩展，以适应更多场景。在同一场景下多个业务多应用同时运用时，可根据所有应用的接口需求种类及数量，选择对应的硬件模块，以满足在一台边缘计算控制装置上接入该场景下所有业务应用数据的功能，实现设备、业务、数据融合。
14）边缘计算控制装置硬件模块化设计，装置硬件示意如图4和图5所示，根据功能需求设计了若干个硬件模块：1#人机交互模块、2#4G/GPS模块、3#载波模块、4#通信模块、5#中央处理模块、6#开入开出模块、7#电源模块、8#中压采集模块、9#低压采集模块、10#开入扩展模块、11#开出扩展模块、12#电压采集扩展模块、13#电流采集扩展模块。
15）基于硬件的模块化设计，软件的APP化部署，边缘计算控制装置具有应用场景定制软件功能，软件功能定义硬件模块的特征。在不同的应用场景，根据场景需求定制软件功能，软件功能根据数据输入输出方式，选择不同的硬件模块组合成不同形态的边缘计算控制装置。
16）基于此软硬件平台，参照电力监控系统安全分区的要求实现在单一设备上多业务的安全分区管理，边缘计算控制装置在安全1区、安全2区采用2套独立的操作系统，实现逻辑隔离；装置内部的安全1、2区各业务之间采用容器技术，实现逻辑隔离；装置的2个安全区的操作系统之间只能通过提前设定的数据中心互联接口或内核层共享内存接口实现底层数据交互；装置同一安全区内部，通过设提前定的数据中心互联接口实现数据共享。
17）基于此软硬件平台，在装置内部通过数据中心、共享数据库、MQTT消息总线、核间通信实现多业务数据协同。数据中心对应用访问进行权限控制、冲突解决，协调处理多业务多应用并发访问，同时管理共享数据库内数据，共享数据库存储各类业务数据（保护数据、计量数据、监测数据、PMU数据等）。实时操作系统上保护、控制、PMU业务数据，通过共享内存、邮箱、虚拟网卡的核间通信方式，将相关数据发送给非实时操作系统上的保护、控制、PMU业务管理类应用，管理类应用以及非实时核上其他业务应用通过MQTT消息总线访问数据中心，将各类业务数据存到共享数据库，同时也根据需要，从数据中心的共享数据库获取其他业务数据。其次，四个系统上各个业务应用还能通过MQTT消息总线，直接传输相关操作指令或者业务数据，进行应用间数据协同。
18）基于此软硬件平台，装置内部通过设备管理中心、设备接口服务、MQTT消息总线、实现多业务设备协同。设备管理中心管理硬件设备，对应用访问进行优先级仲裁、权限控制、冲突解决，协调处理多业务多应用并发访问硬件设备。各个业务应用通过MQTT消息总线向设备管理中心申请访问硬件设备，设备管理中心根据应用申请的优先级，授与应用相应访问权限，应用在获取该设备访问权限后，通过标准化设备接口访问该硬件设备。在多个应用同时申请访问一个外设时，优先级不同时按优先级分配访问权限，在优先级相同时，进行同级分时复用，根据调用设备接口的先后顺序访问硬件设备，在前一个应用释放该设备后，由下一个应用访问。
19）基于此软硬件平台，装置实现多业务协同的智能监测与就地智能控制。如图6所示，包括就地电压控制、新能源并网控制、故障自愈控制、配变监测控制和精益线损监测。
20）就地电压控制，融合本地PMU量测数据、计量数据以及监测数据，进行规律提取，形成预测模型，并利用模型在日前生成第二天分布式光伏和负荷的出力预测，根据负荷预测结果进行就地电压控制输出，实现对电压的多业务协同就地智能控制。
21）新能源并网控制，基于边缘侧PMU量测以及监测数据形成的多源历史数据提炼本地源、荷变化规律和特征，同时不断融合动态更新的量测数据，实现对本地分布式能源和负荷的准确预测，根据预测结果控制并网开关，实现对本地新能源并网的就地智能控制。
22）故障自愈控制，运用5G通信技术，采用通用边边通信协议传递各边缘端模拟量及开关量信号，并依靠基于B码/GPS对时的插值同步技术实现边边数据协同，实现基于边边数据协同的智能分布式馈线自动化、配电网5G差动保护功能，实现就地秒级故障切除与供电恢复。
23）配变监测控制，融合配变中低压侧保护及监测数据，实现配变差动保护，结合保护与环境监测数据，对配变进行智能监测，并实现对配变的预防控制。
24）精益线损监测，融合配变高低两侧计量、监测数据，实现含配变在内的中低压系统融合状态智能监测，支撑实现变压器损耗计算等精细化监测功能。
下面以数字电网边缘侧智能监测与协调控制场景作为实施例进行举例说明。智能配电房+环网柜应用场景（具备监测、保护、控制、计量、PMU多业务协同）：
1）根据场景功能需求定制应用
为实现本场景的配电房智能监测功能、中压环网柜8间隔开关控制保护功能、中压环网柜PMU功能、低压电能计量功能，并实现多业务协同的就地电压控制，定制如下APP：配电房环境监测APP、火光监测APP、入侵监测APP、浸水监测APP、常规保护控制APP、配电自动化主站通信APP、电量统计分析APP、计量主站通信APP、PMU数据采集APP、PMU数据分析APP、PMU主站通信APP和就地电压控制APP。
2）根据应用数据输入输出方式配置硬件模块
配电房环境监测APP、火光监测APP、入侵监测APP、浸水监测APP：通过232/485通信接入温度、湿度、SF6、烟雾传感器数据，通过千兆网口接入摄像头数据，通过开出控制排气扇、水泵、声光告警灯，需配置4#通信模块、5#中央处理模块、6#开入开出模块。
常规保护控制APP：通过中压电流电压模拟量接口采集环网柜内电流电压数据，通过开入接口采集环网柜内遥信开关量数据，通过开出接口控制开关分合闸，由于需实现环网柜8间隔开关控制保护功能，开入开出及模拟量接口数量都需扩展，需配置6#开入开出模块、8#中压采集模块、10#开入扩展模块、11#开出扩展模块、12#电压采集扩展模块、13#电流采集扩展模块。
电量统计分析APP: 通过低压电流电压模拟量接口采集低压计量数据，需配置9#低压采集模块。
配电自动化主站通信APP、计量主站通信APP、PMU主站通信APP：通过不同百兆网口与各自主站通信，需配置5#中央处理模块。
PMU数据采集APP、PMU数据分析APP：通过中压电流电压模拟量接口采集环网柜PMU数据，需配置8#中压采集模块。
就地电压控制APP：通过开出接口控制就地电压输出，需配置6#开入开出模块。
装置供电需配置7#电源模块，各类数据液晶显示需配置1#人机交互模块。
最终由1#人机交互模块、4#通信模块、5#中央处理模块、6#开入开出模块、7#电源模块、8#中压采集模块、9#低压采集模块、10#开入扩展模块、11#开出扩展模块、12#电压采集扩展模块、13#电流采集扩展模块组合形成适用于本场景的边缘计算控制装置。
3）根据业务类型及应用实时性进行APP部署，实现业务隔离
非实时操作系统1上部署安全Ⅰ区相关应用，运行1个容器：
容器1部署保护控制业务类非实时APP，包括配电自动化主站通信APP、就地电压控制APP；
非实时操作系统2上部署安全Ⅱ区相关应用，运行3个容器：
容器2部署监测业务类APP，包括配电房环境监测APP、火光监测APP、入侵监测APP、浸水监测APP；
容器3部署计量业务类APP，包括电量统计分析APP、计量主站通信APP；
容器4部署PMU业务类非实时APP，包括PMU数据分析APP，PMU主站通信APP；
实时操作系统1上部署保护控制业务类实时APP，包括常规保护控制APP。
实时操作系统2上部署PMU业务类实时APP，包括PMU数据采集APP。
4）设备管理中心实现多业务设备协同
容器1中配电自动化主站通信APP向设备管理中心申请使用百兆网口。就地电压控制APP向设备管理中心申请使用6#开入开出模块。
容器2中配电房环境监测APP向设备管理中心申请使用232/485串口；火光监测APP、入侵监测APP、浸水监测APP向设备管理中心申请使用千兆网口。
容器3中电量统计分析APP向设备管理中心申请使用低压采集模块计量芯片；计量主站通信APP向设备管理中心申请使用百兆网口；
容器4中PMU主站通信APP向设备管理中心申请使用百兆网口。
实时操作系统1上常规保护控制APP向设备管理中心申请使用6#开入开出模块、10#开入扩展模块、11#开出扩展模块上开入开出接口，8#中压采集模块、12#电压采集扩展模块、13#电流采集扩展模块上AD采样设备。
实时操作系统2上PMU数据采集APP向设备管理中心申请使用8#中压采集模块上AD采样设备。
设备管理中心根据各个APP的使用申请，分配给APP使用该设备的权限及优先级，并根据权限及优先级进行仲裁处理，协调处理多业务多应用并发访问硬件设备，实现多业务设备协同。
5）数据中心与应用通过MQTT消息总线实现多业务数据协同
容器1中配电自动化主站通信APP，通过共享内存的核间通信方式从常规保护控制APP获取控制保护业务数据，并将该数据写到数据中心。根据主站需要，从数据中心获取各大业务数据，通过调用标准化网络接口使用百兆网口，送到配电自动化主站，同时接收主站数据或指令，通过MQTT消息总线将数据写入数据中心，将指令发送给其他APP，执行相应指令操作。
就地电压控制APP通过MQTT消息总线从数据中心获取本地PMU量测数据、计量数据以及监测数据，进行规律提取，形成预测模型，并利用模型在日前生成第二天分布式光伏和负荷的出力预测，根据负荷预测结果进行就地电压控制输出，实现对电压的多业务协同就地智能控制。
容器2中配电房环境监测APP通过调用标准化设备接口，从232/485串口设备获取外部各类传感器数据，并进行处理分析，将外部传感器数据及处理结果通过MQTT消息总线写入数据中心。若处理结果需通过开出控制外部设备，则通过调用标准化设备接口控制6#开入开出模块的开出接口。
火光监测APP、入侵监测APP、浸水监测APP三个APP均需通过千兆网口接入的摄像头获取配电房现场数据，由于设备管理中心根据APP的优先级及权限只能将千兆网口分配给一个APP，但由于这三个APP数据同源，固占有千兆网口设备的APP，在获取配电房现场数据后，进行智能AI分析，将配电房现场数据及分析结果写入数据中心。其余两个APP通过MQTT消息总线从数据中心获取配电房现场数据，并进行智能AI分析，再将分析结果写入数据中心。若处理结果需通过开出控制外部设备，则通过调用标准化设备接口控制6#开入开出模块的开出接口。
容器3中电量统计分析APP 通过调用标准化接口从低压采集模块的计量芯片获取计量芯片采集并计算的基础电量数据，进行统计分析，并将基础电量数据以及统计分析数据写到数据中心。计量主站通信APP通过调用标准化网络接口使用百兆网口，根据主站需要从数据中心获取计量数据，将数据送到计量主站。
容器4中PMU数据分析APP通过共享内存的核间通信方式，从PMU数据采集APP获取PMU基础数据，并进行分析处理，将PMU基础数据以及分析处理数据写到数据中心。PMU主站通信APP通过调用标准化网络接口使用百兆网口，根据主站需要从数据中心获取PMU数据，将数据送到PMU主站。
实时操作系统1上常规保护控制APP通过调用标准化接口，从6#开入开出模块、10#开入扩展模块的开入接口获取开关量数据，从8#中压采集模块、12#电压采集扩展模块、13#电流采集扩展模块上AD采样设备获取8个间隔电流电源原始采样数据，处理计算出电流电压幅值相位等模拟量数据，结合开关量数据进行保护逻辑运算，得出处理结果。将开关量、模拟量、处理结果等控制保护业务数据通过共享内存的核间通信方式发送给配电自动化主站通信APP。若处理结果或者通过MQTT总线获取其他APP发送的控制操作指令，需通过开出控制外部设备，则通过调用标准化设备接口控制6#开入开出模块、11#开出扩展模块的开出接口。
实时操作系统2上PMU数据采集APP 通过调用标准化接口从中压采集模块的AD采样设备获取电流电源原始采样数据，进行处理计算，得到PMU基础数据，通过共享内存的核间通信方式，将PMU基础数据发送给PMU数据分析APP。
上述数字配电网边缘计算控制装置，搭建纵向多核多操作系统横向分层的多业务协同软硬件平台，采用基于多核异构的国产电力专用边缘计算芯片以及国产操作系统，实现关键技术自主可控。装置设计适用于各个中低压配电网场景的硬件接口，软件集成中低压监测、保护、控制、计量、PMU 各类业务应用，边缘侧单一设备上实现中低压、多业务协同。此外，装置内部数据中心通过MQTT消息总线对各类业务共享数据资源进行统一管理，对应用访问进行权限控制、冲突解决，协调处理多业务多应用并发访问，实现多业务数据协同。装置内部设备管理中心对硬件设备进行统一管理，对应用访问进行优先级仲裁、权限控制、冲突解决，协调处理多业务多应用并发访问硬件设备，实现多业务设备协同。软件各业务应用模块隔离设计，相互独立，APP化部署，运用容器技术，实现内存隔离，文件系统隔离，私有设备隔离，保证装置内不同业务之间的独立性，互不干扰。装置的硬件模块化设计，可根据应用场景及软件定义灵活配置硬件模块组合成不同形态的边缘计算控制装置。
本申请提供的数字配电网边缘计算控制装置，具备以下优点：
1）装置纵向多核多操作系统横向分层的多业务协同软硬件平台，为各类业务的应用提供了安全，可靠，稳定，高效的运行环境。
2）装置采用国产芯片和操作系统，满足国家对电网安全的要求，摆脱了对进口芯片和国外操作系统的依赖，打破国外核心技术垄断，实现了关键技术自主可控。
3）装置在硬件和软件上实现了中低压多场景的多业务协同，融合了边缘端各类产品功能，减少了边缘端设备种类及数量，降低了工程实施费用，有利于现场管理和调试维护。
4）装置多业务协同数据融合，在电网边缘侧实现配电运行就地智能监测与协调控制，提升了电网故障隔离、供电恢复、异常监测快速识别、控制快速响应的能力，确保了中低压配电网高品质、高可靠、高安全运行。
5）装置软件采用基于容器技术的隔离设计，应用APP化部署，实现了电网边缘业务应用的快速部署、灵活配置与高安全、高可靠协同运行。
6）装置硬件模块化设计，根据应用场景及软件定义提供了灵活配置的硬件方案，提高了装置功能的可扩展性以及硬件资源有效利用率，降低了装置成本。
以上所述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。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种数字配电网边缘计算控制装置，其特征在于，所述装置结合各类业务数据实现多业务协同的智能监测与就地智能控制，所述装置包括边缘侧纵向多核多操作系统横向分层的多业务协同软硬件平台；所述多业务协同软硬件平台包括纵向上在多核计算芯片划分的多个操作系统，横向上每个所述操作系统配置有硬件层、内核层、支撑层和应用层，且各所述操作系统的内核层、支撑层和应用层均独立设置；所述多业务协同软硬件平台的软件平台提供标准接口及系统服务；
所述硬件层包括所述多核计算芯片和模块化设计的各类通用硬件接口，所述多核计算芯片包括实时核和非实时核，所述多核计算芯片划分的各操作系统之间通过核间通信方式进行数据交互；各操作系统通过容器运行业务应用，并通过数据中心、设备中心相互共享数据与资源；
所述内核层包括操作系统内核和文件系统，用于任务调度、内存管理、网络管理、设备管理、进程管理、进程间通信及核间通信；
所述支撑层包括硬件抽象层、系统支撑层和业务支撑层，所述硬件抽象层用于提供统一的标准化设备接口服务，所述系统支撑层用于为应用层提供系统支撑服务，所述业务支撑层用于为应用层提供业务支撑；
所述应用层根据所述支撑层提供的系统服务和业务支撑，运行监测、保护、控制、计量和PMU业务应用；
所述计算控制装置基于所述多业务协同软硬件平台实现多业务协同的智能监测与就地智能控制功能，包括就地电压控制、新能源并网控制、故障自愈控制、配变监测控制和精益线损监测；
所述业务支撑层包括数据中心模块、设备管理中心模块和共享数据库，所述共享数据库用于存储业务数据，所述数据中心模块用于对应用访问进行协调控制以及对共享数据库进行数据管理，所述设备管理中心模块用于对硬件设备进行管理、对应用访问进行协调控制以及分配硬件设备的应用归属；所述数据中心模块对应用访问进行权限控制和冲突解决，协调处理多业务多应用并发访问；所述设备管理中心模块对应用访问进行优先级仲裁、权限控制和冲突解决控制，协调处理多业务多应用并发访问硬件设备；所述实时核运行的操作系统的业务数据通过核间通信方式发送给所述非实时核运行的操作系统中相应的管理应用，所述管理应用通过所述系统支撑层的消息总线访问所述数据中心模块，将业务数据存到所述共享数据库。
2.根据权利要求1所述的数字配电网边缘计算控制装置，其特征在于，所述实时核为2个实时核，所述非实时核为4个非实时核；其中，所述实时核的实时性高于所述非实时核，所述非实时核的计算能力高于所述实时核；所述多核计算芯片采用AMP为主、SMP结合的方式，将2个实时核和4个非实时核划分为4个操作系统，其中2个非实时核运行的非实时操作系统，运行安全Ⅰ区非实时相关应用，另外2个非实时核运行的非实时操作系统，运行安全II区非实时相关应用；其中1个实时核运行的操作系统运行保护控制相关实时业务，另1个实时核运行的操作系统运行PMU相关实时业务。
3.根据权利要求2所述的数字配电网边缘计算控制装置，其特征在于，所述安全Ⅰ区与所述安全II区的各业务之间采用容器技术实现逻辑隔离；所述安全Ⅰ区与所述安全II区的操作系统之间通过设定的数据中心互联接口或内核层共享内存接口实现底层数据交互；同一安全区内通过设定的数据中心互联接口实现数据共享。
4.根据权利要求1所述的数字配电网边缘计算控制装置，其特征在于，各操作系统的业务应用还通过所述消息总线进行应用间数据协同。
5.根据权利要求4所述的数字配电网边缘计算控制装置，其特征在于，所述消息总线为MQTT消息总线，所述核间通信方式包括共享内存、邮箱和虚拟网卡中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的数字配电网边缘计算控制装置，其特征在于，所述应用层包括监测、保护、控制、计量、PMU五大类业务应用，根据业务类型分别在不同操作系统、不同容器中部署相应业务应用，各业务应用在各自容器中其对应的内存、文件系统以及私有设备均相互隔离。
7.根据权利要求1所述的数字配电网边缘计算控制装置，其特征在于，所述多核计算芯片采用软IP与硬IP结合的方式实现电力专用IP, 采用软IP特性对不同业务特有需求数据进行灵活配置,采用硬IP特性实现各类业务基础数据进行高效采集。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的数字配电网边缘计算控制装置，其特征在于，所述计算控制装置基于硬件的模块化设计，软件的APP化部署，具有根据应用场景定制软件功能，根据软件功能定义硬件接口模块的特征。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的数字配电网边缘计算控制装置，其特征在于，所述计算控制装置的就地电压控制包括：融合本地PMU量测数据、计量数据以及监测数据，进行分布式光伏和负荷的出力预测，根据分布式光伏和负荷的出力预测的结果进行就地电压控制输出，实现对电压的多业务协同就地智能控制；
所述计算控制装置的新能源并网控制包括：基于边缘侧PMU量测数据、监测数据形成的多源历史数据，对本地分布式能源和负荷进行预测，根据本地分布式能源和负荷预测的结果控制并网开关，实现对本地新能源并网的就地智能控制；
所述计算控制装置的故障自愈控制包括：运用5G通信技术，采用通用边边通信协议传递各边缘端模拟量及开关量信号，并依靠基于B码/GPS对时的插值同步技术进行边边数据协同，实现基于边边数据协同的智能分布式馈线自动化、配电网5G差动保护功能；
所述计算控制装置的配变监测控制包括：融合配变中低压侧的保护数据及监测数据，进行配变差动保护，以及结合保护数据与环境监测数据对配变进行智能监测；
所述计算控制装置的精益线损监测包括：融合配变高低两侧的计量数据、监测数据，对含配变在内的中低压系统进行融合状态智能监测。
10.一种数字配电网边缘计算控制方法，其特征在于，基于权利要求1-9任意一项所述的数字配电网边缘计算控制装置实现，该方法包括：基于多业务协同软硬件平台实现多业务协同的智能监测与就地智能控制功能，包括就地电压控制、新能源并网控制、故障自愈控制、配变监测控制和精益线损监测。
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