数字配电网边缘计算控制装置及方法制造方法及图纸

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。性以及硬件资源有效利用率。性以及硬件资源有效利用率。

【技术实现步骤摘要】
数字配电网边缘计算控制装置及方法


[0001]本申请涉及电力电网
，特别是涉及一种数字配电网边缘计算控制装置及方法。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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
[0015]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为一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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。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，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，习伟，蔡田田，肖林松，李立浧，姚浩，李鹏，张齐，邓清唐，李君，陈波，杨英杰，许健，
申请(专利权)人：威胜信息技术股份有限公司天津大学，
类型：发明
国别省市：