一种基于边缘计算技术的配电网终端自主组网协调控制的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于边缘计算技术的配电网终端自主组网协调控制的方法，该方法包括以下步骤：（1）数据汇集中心将各APP将自身采集或生产的数据存储至数据中心进行管理和交互；（2）建立主站和子站之间设备通讯局域网络；（3）数据汇集的过程中对原始数据进行数据预处理后形成边缘数据平台；（4）根据区域电网协调控制的逻辑，子站终端确定发布/订阅数据集合开始进行数据信息交互；（5）对于不同类型的数据采用数据分析处理方法分析处理；（6）数据可视化和存储。本发明专利技术通过区域协调网络可以实现在分布式电源、分布式储能、重要负荷各个子站与调度失联后，相邻的子站可以自动组网进行协调控制，把对电网稳定运行的影响降到最小。把对电网稳定运行的影响降到最小。把对电网稳定运行的影响降到最小。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘计算技术的配电网终端自主组网协调控制的方法


[0001]本专利技术涉及一种基于边缘计算技术的配电网终端自主组网协调控制的方法，属于电力系统配电网测控技术


技术介绍

[0002]随着分布式新能源、分布式储能对电网的渗透率逐年增高，对配电网的稳定运行提出更高要求。分布在电网全域的新能源电站和分布式储能系统一般情况下是由电网调度系统统一管理统一调度的，根据电网运行的预测情况，调度会给各分布式新能源电站和分布式储能系统给出24小时的出力曲线，每个15分钟一个数据，全天一共96个数据，每个数据规定了分布式新能源电站需要发出的有功功率、无功功率、功率方向、以及电压和频率等参数要求，以及分布式储能系统的充电曲线和放电曲线数据。分布式新能源电站和分布式储能系统必须严格按照这个曲线调整输出参数，否则会对电网稳定运行带来不可预测的问题。要满足这个要求，就必须保证调度主站和分布式新能源子站、分布式储能系统子站保持通信通道的畅通并且主站和子站设备通讯正常，传递数据无误。
[0003]当前分布式新能源子站终端设备、分布式储能系统子站与调度主站的通讯一般都采用无线4G，少数采用光纤通信，造成通讯质量差，且经常通讯中断的情况。当调度主站和子站的通信中断后，子站将按照当前收到的出力曲线来运行。在这种情况下，电网运行方式变化、电网故障、负荷变化等情况时，分布式新能源站、分布式储能系统子站就不能及时调整出力，对电网的稳定造成更大影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于边缘计算技术的配电网终端自主组网协调控制的方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
[0005]本专利技术采取的技术方案为：一种基于边缘计算技术的配电网终端自主组网协调控制的方法，该方法包括以下步骤：（1）数据汇集中心将各APP将自身采集或生产的数据存储至数据中心；各APP根据数据中心的调用接口获取各种类型的数据；数据中心根据特定的规则管理数据；（2）当调度主站和各子站的通信正常时，子站将数据按照时间顺序上送到调度主站，主站进行计算分析处理，来控制配电网稳定协调运行；当调度主站和各子站的通信中断后，相邻的子站，包括分布式新能源、分布式储能系统、用户负荷、电网变电站的子站设备通过无线4G公网、电力载波通讯、光纤通讯网络在嵌入式测控终端上创新应用网络路由协议搜索相邻的子站终端设备网络路径和建立网络路由表，重新建立设备通讯局域网络，进行局部网络数据交互；（3）在数据汇集的过程中对原始数据进行数据预处理后形成边缘数据平台；（4）根据区域电网协调控制的逻辑，子站终端确定发布/订阅数据集合开始进行数
据信息交互；数据信息发布订阅模式采用DDS（Data Distribution Service）以IP化的PLC方式进行数据交互，或者数据信息以MQTT方式以LoRa方式进行数据交互，数据分发和策略执行，基于预定义规则和数据分析结果, 在本地进行策略执行；或者将数据发布给其他子站设备节点进行处理；子站设备边缘计算系统的所有应用程序都依据统一的数据模型，边缘数据平台支持数据发布订阅的数据交换模式，也由数据库接口直接访问；发布订阅的策略一般情况下通过配置文件预先设定，或在应用中临时设定发布订阅的数据内容；（5）对于不同类型的数据采用对应（对于模拟量数据和开关量数据可以采用统计和数学模型运算、对于接收到的各种告警报文，可以采用复杂事件处理的方式来得到综合告警信息，以便最终消除告警）的数据分析处理方法进行分析，一般情况下，可以数据分析处理方法包括统计、数学模型运算、以及复杂事件的处理方式（复杂事件处理（CEP，Complex Event Processing）是一种基于动态环境中事件流的分析技术，事件在这里通常是有意义的状态变化，通过分析事件间的关系，利用过滤、关联、聚合等技术，根据事件间的时序关系和聚合关系制定检测规则，持续地从事件流中查询出符合要求的事件序列，最终分析得到更复杂的复合事件）；（6）数据可视化和存储：采用时序数据库存储，利用AR、VR的交互技术逼真呈现。
[0006]数据中心内部分为实时库和冻结库两种，实时库采用fastdb，冻结库采用sqlite3。
[0007]数据中心通信方式全部采用mqtt协议。
[0008]数据中心接口中组织数据的结构采用JSON语法。
[0009]数据中心采用物模型的概念，数据按设备进行分类存储，设备采用模型进行抽象，物模型包括实时模型、历史模型、参数模型和服务模型，物模型是基于物联网协议的一种面向设备的数据模型，是物联网通用建模方式。可以用手动建模或者采用华为、阿里、腾讯物联网云平台建模工具。
[0010]步骤（2）的具体实现方法包括以下步骤：1)应用邻居发现协议NDP（Neighbor Discovery Protocol）发现直接相连的邻居信息，NDP运行在数据链路层，因此可以支持不同的网络层协议，包括邻接设备的设备名称、软/硬件版本、连接端口等，另外还可提供设备的ID、端口地址、硬件平台等信息。支持NDP设备都维护NDP邻居信息表，邻居信息表中的每一表项都是可以老化的，一旦老化时间到，NDP自动删除相应的邻居表项，同时，用户能够清除当前的NDP信息以重新收集邻接信息；2)应用邻居拓扑发现协议NTDP（NeighborTopology Discovery Protocol）收集网络拓扑信息，NTDP 为集群管理提供可加入集群的设备信息，收集指定跳数内的交换机的拓扑信息，NDP 为NTDP 提供邻接表信息，NTDP 根据邻接信息发送和转发NTDP 拓扑收集请求，收集设定网络范围内每个设备的NDP 信息和它与所有邻居的连接信息，收集完这些信息后，管理设备或者网管根据需要使用这些信息，完成所需的功能，当成员设备上的NDP 发现邻居有变化时，通过握手报文将邻居改变的消息通知管理设备，管理设备启动NTDP 进行指定拓扑收集，从而使NTDP 能够及时反映网络拓扑的变化；3）应用RSTP快速生成树协议（rapid spanning Tree Protocol），支持任意网络拓扑的组网方式，该协议应用于环路网络，通过设定的算法（路径搜索算法，算法标准为IEEE 802.1D 2004）实现路径冗余，同时将环路网络修剪成无环路的树型网络，从而避免报文在
环路网络中的增生和无限循环；4）通过步骤1）
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3），设备会重新建立网络通讯路由表，组成局域网，实现数据交互。
[0011]步骤3）中数据预处理方法为：对原始数据进行过滤、清洗、聚合、质量优化 ( 剔除坏数据等) 和语义解析。
[0012]数据预处理具体方法为：对原始数据进行一致性检查，核对每个数据的合理取值范围与相关数据的相互关系，将超出正常取值范围的数据或者逻辑不一致的数据过滤清洗，并进行插值补充；把重复的原始数据进行聚合，采用平均值或者直接替代的方法进行合并处理；最后将符合要求的高质量数据按照统一模型存放到时序数据库形成边缘数据平台。
[0013]本专利技术对配电网分布式能源子站、分布式储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算技术的配电网终端自主组网协调控制的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）数据汇集中心将各APP将自身采集或生产的数据存储至数据中心；各APP根据数据中心的调用接口获取各种类型的数据；数据中心根据特定的规则管理数据；（2）当调度主站和各子站的通信正常时，子站将数据按照时间顺序上送到调度主站，主站进行计算分析处理，来控制配电网稳定协调运行；当调度主站和各子站的通信中断后，相邻的子站，包括分布式新能源、分布式储能系统、用户负荷、电网变电站的子站设备通过无线4G公网、电力载波通讯、光纤通讯网络在嵌入式测控终端上创新应用网络路由协议搜索相邻的子站终端设备网络路径和建立网络路由表，重新建立设备通讯局域网络，进行局部网络数据交互；（3）在步骤（1）中数据汇集的过程中对原始数据进行数据预处理后形成边缘数据平台；（4）根据区域电网协调控制的逻辑，子站终端确定发布/订阅数据集合开始进行数据信息交互；数据信息发布订阅模式采用DDS以IP化的PLC方式进行数据交互，或者数据信息以MQTT方式以LoRa方式进行数据交互，数据分发和策略执行，基于预定义规则和数据分析结果, 在本地进行策略执行；或者将数据发布给其他子站设备节点进行处理；子站设备边缘计算系统的所有应用程序都依据统一的数据模型，边缘数据平台支持数据发布订阅的数据交换模式，也由数据库接口直接访问；发布订阅的策略通过配置文件预先设定，或在应用中临时设定发布订阅的数据内容；（5）对于不同类型的数据采用对应的数据分析处理方法进行分析，数据分析处理方法包括统计、数学模型运算、以及复杂事件的处理方式；（6）数据可视化和存储：采用时序数据库存储，利用AR、VR的交互技术逼真呈现。2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算技术的配电网终端自主组网协调控制的方法，其特征在于：数据中心内部分为实时库和冻结库两种，实时库采用fastdb，冻结库采用sqlite3。3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算技术的配电网终端自主组网协调控制的方法，其特征在于：数据中心通信方式全部采用mqtt协议。4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算技术的配电网终端自主组网协调控制的方法，其特征在于：数据中心接口中组织数据的结构采用JSON语法。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖小兵，张锐锋，蔡永翔，徐小东，付宇，仇伟杰，马鑫，丁宇洁，吴鹏，何洪流，林顺生，欧阳广泽，刘昌，幸兆森，史虎军，周定荣，杨强，郭明，隆孝斌，石启宏，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
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