一种基于云-边-端架构的信息能源系统及其管控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于云‑边‑端架构的信息能源系统及其管控方法，涉及信息能源系统及其管控技术领域。基于一致性协同控制策略在信息能源系统拓扑结构变化率或电压、频率变化率越限时进行稳定和经济最优控制，在传统云‑端架构的基础上引入边缘计算技术，利用边缘智能终端定义了边缘计算层的结构，构建一种全新的云‑边‑端三层信息能源系统架构，这样可以使信息能源系统中海量数据的上传效率大幅提高，加快系统的管控速度，通过在边缘侧对信息数据预处理后，减少了通信带宽的占用情况，使一致性协同控制策略在干扰、时延的非理想通信条件下仍然可以有效地对信息能源系统进行稳定优化控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于云-边-端架构的信息能源系统及其管控方法
本专利技术涉及信息能源系统及其管控
，具体涉及一种基于云-边-端架构的信息能源系统及其管控方法。
技术介绍
随着信息能源系统中分布式发电单元的不断增多，信息能源系统稳定控制与信息能源系统运行的灵活性的要求也随之增加；同时，分布式发电出力的不确定性也会增加对普通发电单元的供能依赖性，严重影响了风、光新能源发电的消纳过程。为了有效降低信息能源系统中峰谷调节和频率调节的要求，需要将分布式电源纳入信息能源系统的经济稳定调控进程中来，以此提高系统运行的经济性和稳定性。目前对信息能源系统的控制方式主要分为集中式控制方式和分布式控制方式。传统的集中式控制方式由云计算平台进行统一的信息处理和指令调控，但该控制方式的灵活性和可扩展性均比较差，并且单点故障时的可靠性较低，对于大量数据同时上传的场景，容易造成带宽占用过高、通信时延的问题，不能有效适应分布式发电单元高渗透率的应用场景。而分布式控制方式可以在很大程度上缓解上述集中式控制的各种缺陷，但由于分布式发电单元过于分散，因此在维护性方面具有很大的局限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于云-边-端架构的信息能源系统，其特征在于，包括：依次连接的云计算层、云-边信息传输单元、边缘计算层、边-端信息传输单元和物理设备层；/n所述物理设备层，作为该系统的底层架构，其包括至少一种且至少两个发电设备、至少两个储能设备和至少一个负载；该物理设备层用于能量流在该物理设备层中的平行交互，以及运行数据在该系统的纵向传输，即将在该物理设备层产生的该系统的运行数据发送给边-端信息传输单元，以及接收边-端信息传输单元发送的修正的有功功率下垂系数以及该系统的电压补偿量和频率补偿量；对逆变器下垂控制的有功功率下垂系数进行调整，并在下垂控制过程中分别给予信息能源系统电压补偿和频率补偿；所述该系...

【技术特征摘要】
1.一种基于云-边-端架构的信息能源系统，其特征在于，包括：依次连接的云计算层、云-边信息传输单元、边缘计算层、边-端信息传输单元和物理设备层；
所述物理设备层，作为该系统的底层架构，其包括至少一种且至少两个发电设备、至少两个储能设备和至少一个负载；该物理设备层用于能量流在该物理设备层中的平行交互，以及运行数据在该系统的纵向传输，即将在该物理设备层产生的该系统的运行数据发送给边-端信息传输单元，以及接收边-端信息传输单元发送的修正的有功功率下垂系数以及该系统的电压补偿量和频率补偿量；对逆变器下垂控制的有功功率下垂系数进行调整，并在下垂控制过程中分别给予信息能源系统电压补偿和频率补偿；所述该系统的运行数据指的是该层中各个发电设备和储能设备的运行数据，所述运行数据包括电压、频率、有功功率和无功功率数据；
所述边-端信息传输单元，上连边缘计算层，下接物理设备层；用于接收物理设备层发送的该系统的运行数据，并将其所接收的运行数据发送给边缘计算层；接收边缘计算层同时发送的修正的有功功率下垂系数以及该系统的电压补偿量和频率补偿量，并将它们均发送给物理设备层；
所述边缘计算层，用于接收边-端信息传输单元发送的运行数据，并对所接收的运行数据进行预处理，得到规范化的运行数据；判断边缘计算层的拓扑结构变化率、该系统的电压变化率或者该系统的频率变化率是否越限，若是，则将规范化的运行数据上传至云-边信息传输单元；接收云-边信息传输单元发送的修正的有功功率下垂系数；根据规范化的运行数据和修正的有功功率下垂系数，计算该系统的电压补偿量和频率补偿量；将修正的有功功率下垂系数以及该系统的电压补偿量和频率补偿量同时发送给边-端信息传输单元；
所述云-边信息传输单元，上连云计算层，下接边缘计算层，用于接收边缘计算层发送的规范化的运行数据并将其上传给云计算层；接收云计算层发送的修正的有功功率下垂系数并将其发送给边缘计算层；
所述云计算层，用于接收云-边信息传输单元上传的规范化的运行数据；利用规范化的运行数据，对有功功率下垂系数进行修正，并将得到的修正的有功功率下垂系数下达给云-边信息传输单元2。


2.根据权利要求1所述的基于云-边-端架构的信息能源系统，其特征在于，所述边缘计算层包括至少两个边缘智能终端和至少两个边-边信息传输单元；边-边信息传输单元与边缘智能终端一一对应通信连接，且每个边缘智能终端对应一个发电设备或者储能设备；在线的各边缘智能终端所分别对应的边-边信息传输单元之间可进行通信，边缘计算层中在线的边缘智能终端所对应的可相互通信的边-边信息传输单元构成了边缘计算层的拓扑结构；
所述边缘智能终端，用于接收边-端信息传输单元发送的与该边缘智能终端相对应的发电设备或者储能设备的运行数据，并对所接收的运行数据进行预处理，得到规范化的数据；利用与该边缘智能终端相连接的边-边信息传输单元接收其余边缘智能终端的在线状态，从而得到边缘计算层的实时拓扑结构信息，进而判断边缘计算层的拓扑结构变化率是否越限，以及根据上述规范化的数据判断与该边缘智能终端相对应的发电设备或者储能设备的电压变化率和频率变化率是否越限；若判断出拓扑结构变化率、电压变化率或者频率变化率越限，则将上述规范化的数据上传至云-边信息传输单元；接收云-边信息传输单元发送的修正的有功功率下垂系数；根据规范化的运行数据和修正的有功功率下垂系数，求出该边缘智能终端相对应的发电设备或者储能设备的电压补偿量和频率补偿量，进而利用该边缘智能终端相对应的发电设备或者储能设备的电压补偿量和频率补偿量及其他相邻且在线的边缘智能终端所分别对应的发电设备或者储能设备的电压补偿量和频率补偿量，求得该系统全局的电压补偿量和频率补偿量的平均值作为该系统的电压补偿量和频率补偿量；将修正的有功功率下垂系数以及该系统的电压补偿量和频率补偿量同时发送给边-端信息传输单元；
所述边-边信息传输单元，用于向其相邻的边-边信息传输单元发送与其相连接的边缘智能终端的在线状态，同时接收其相邻边-边信息传输单元发送的与该相邻边-边信息传输单元相连接的边缘智能终端的在线状态；将与其相连接的边缘智能终端计算的发电设备或者储能设备的电压补偿量和频率补偿量实时发送给与其相邻的边-边信息传输单元，同时接收与其相邻的边-边信息传输单元发送的对应边缘智能终端计算的对应的发电设备或者储能设备的电压补偿量和频率补偿量作为迭代数据，这样通过相邻边-边信息传输单元间对对应的各相邻边缘智能终端所产生的迭代数据的交换，根据状态补偿一致性算法最终实现各个边缘智能终端中计算的设备电压补偿量和频率补偿量最终达到一致，从而得到该系统的电压补偿量和频率补偿量。


3.一种基于权利要求2所述的基于云-边-端架构的信息能源系统的管控方法，其特征在于，包括：
步骤1：在物理设备层采集该系统的运行数据，并通过边-端信息传输单元将该系统的运行数据上传给边缘计算层；
所述该系统的运行数据上传给边缘计算层中对应的各个边缘智能终端，每个边缘智能终端对应一个发电设备或者储能设备；
步骤2：边缘计算层中的各边缘智能终端对该系统的运行数据进行预处理，得到规范化的运行数据；
步骤3：通过相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张化光，侯俊浩，杨珺，苏涵光，黄博南，刘鑫蕊，孙秋野，王迎春，杨东升，王智良，周博文，会国涛，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21