CN112583117A - 一种基于智能边缘终端的数据组件服务*** - Google Patents

一种基于智能边缘终端的数据组件服务*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于智能边缘终端的数据组件服务***，所述***包括监控数据采集模块、数据组件应用模块和云平台服务模块，且所述监控数据采集模块与所述数据组件应用模块相连接，所述数据组件应用模块与所述云平台服务模块相连接。在本发明实施例中，可通过监控数据采集模块与数据组件应用模块的相配合运作来实现多源数据的融合，提高低压配电网对电力设备智能运维的支撑能力。

Description

一种基于智能边缘终端的数据组件服务***
技术领域
本发明涉及配电网监测技术领域，尤其涉及一种基于智能边缘终端的数据组件服务***。
背景技术
低压配电台区是直接面向用户供电的末端网络，是电网的重要组成部分。近年来随着智能电网建设的推进，低压配电台区的智能终端监测、用电信息采集等***的建设及应用，为低压电网的智能化与信息化管理创造了有利条件，大大提高了供电可靠性和安全性。在配电变压器低压侧基本都将配置台区智能边缘终端，主要用于监测整个低压台区的线损、电压和电流等，并通过配置远程通信模块使得台区智能边缘终端可以实现与其他后台设备进行信息传输，提供给配电控制***所需要的各类数据，及时发现***中可能存在的隐患或者故障，进行就地/远程控制，另外通过配置本地通信模块可以在智能低压分支监测单元的协助下实现对配电变压器以下的配用电网设备进行信息管理，进而提高低压配电运维的智能化水平。
为适应电力全域物联网的应用需求，现有低压配电网数据采集***已朝着云平台—边缘节点—采集终端的体系架构发展，而作为核心边缘节点的智能边缘终端设备必须具备接入种类多样的配用电采集终端(如低压分支监测单元、电能表计)的能力。这些规模化的配用电数据采集终端，使得边缘终端获得了多时间尺度的配用电数据以及多类别的低压配网设备运行状态监控信息。区别于单一数据类型的传统终端设备，智能边缘终端需充分利用智能配用电设备中的多源数据，为多时间尺度分析提供强大的边缘计算能力。因此，如何将多个配用电设备的数据信息进行融合以解决依赖单一信息来源解决不了的问题，是本发明需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于智能边缘终端的数据组件服务***，可通过监控数据采集模块与数据组件应用模块的相配合运作来实现多源数据的融合，提高低压配电网对电力设备智能运维的支撑能力。
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于智能边缘终端的数据组件服务***，所述***包括监控数据采集模块、数据组件应用模块和云平台服务模块，且所述监控数据采集模块与所述数据组件应用模块相连接，所述数据组件应用模块与所述云平台服务模块相连接；其中，
所述监控数据采集模块用于实时采集配电网中的相关监测数据，并对所述相关监测数据分类上传至所述数据组件应用模块；
所述数据组件应用模块用于对采集到的各类监测数据进行边缘计算分析，并将各类计算结果传输至所述云平台服务模块；
所述云平台服务模块用于将所述各类计算结果进行统计更新，生成配电网运维检测报告。
可选的实施方式，所述监控数据采集模块包括低压分支监测单元、电能表计量单元和环境安防传感单元；
所述低压分支监测单元用于对配电线路上的设备服务管理数据进行采集，其中所述设备服务管理包括线路故障诊断、线路故障隔离、线路故障恢复、设备状态监测、分布式电源接入管理和电力需求侧管理；
所述电能表计量单元用于对配电网用户侧的电能表统计管理数据进行采集，其中所述电能表统计管理包括电能测量、电能质量监测、网损监测和负荷特性监测；
所述环境安防传感单元用于对配电网片区的环境安防管理数据进行采集，其中所述环境安防管理包括配电房的温湿度情况、烟雾浓度、气体含量和门禁状态。
可选的实施方式，所述数据组件应用模块包括本地数据接收单元、融合数据处理单元和远程传输单元，且所述本地数据接收单元与所述融合数据处理单元相连接，所述融合数据处理单元与所述远程传输单元相连接；其中，
所述本地数据接收单元用于对所述设备服务管理数据、所述电能表统计管理数据和所述环境安防管理数据进行接收；
所述融合数据处理单元用于利用高级应用算法服务分别对所述设备服务管理数据、所述电能表统计管理数据和所述环境安防管理数据进行特征分析与整合评估，生成各类评估数据；
所述远程传输单元用于将所述各类评估数据进行上载。
可选的实施方式，所述低压分支监测单元基于RS485通信总线与所述本地数据接收单元相连接。
可选的实施方式，所述电能表计量单元基于低压电力线与所述本地数据接收单元相连接。
可选的实施方式，所述环境安防传感单元基于串行通讯电缆与所述本地数据接收单元相连接。
可选的实施方式，所述云平台服务模块包括全域物联网平台、数据管理中心与云端应用平台，且所述全域物联网平台与所述数据管理中心相连接，所述数据管理中心与所述云端应用平台相连接；其中，
所述全域物联网平台用于构建所述数据管理中心与所述远程传输单元之间的信息互联，读取所述各类评估数据；
所述数据管理中心用于根据所述各类评估数据，生成配电网运维检测报告；
所述云端应用平台用于通过访问所述数据管理中心获取所述配电网运维检测报告，并基于所述配电网运维检测报告形成配电网的运维操作指令。
在本发明实施例中，可通过监控数据采集模块来实现多源数据的采集分类，且利用数据组件应用模块上所搭载的多种学***台服务模块的网传能力实现分析结果的及时可视化，有助于提高低压配电网对电力设备智能运维的支撑能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的基于智能边缘终端的数据组件服务***的结构组成示意图；
图2是本发明实施例中的配电台区监测总体架构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1示出了本发明实施例中的基于智能边缘终端的数据组件服务***的结构组成示意图。
如图1所示，一种基于智能边缘终端的数据组件服务***，所述***包括监控数据采集模块、数据组件应用模块和云平台服务模块；其中，所述监控数据采集模块与所述数据组件应用模块相连接，所述数据组件应用模块与所述云平台服务模块相连接。
在本发明实施过程中，所述监控数据采集模块用于实时采集配电网中的相关监测数据，并对所述相关监测数据分类上传至所述数据组件应用模块；所述数据组件应用模块用于对采集到的各类监测数据进行边缘计算分析，并将各类计算结果传输至所述云平台服务模块；所述云平台服务模块用于将所述各类计算结果进行统计更新，生成配电网运维检测报告。
进一步的，所述监控数据采集模块包括低压分支监测单元、电能表计量单元和环境安防传感单元，其中各个单元的工作原理如下所示：
(1)所述低压分支监测单元用于对配电线路上的设备服务管理数据进行采集，其中所述设备服务管理包括线路故障诊断、线路故障隔离、线路故障恢复、设备状态监测、分布式电源接入管理和电力需求侧管理；
在本发明实施例中，结合图2所示出的配电台区监测总体架构示意图可知，总体架构包括配电侧设备、无功补偿装置、智能边缘终端、低压分支监测单元、电能表计、云端全域物联网平台等二次设备，其中配变低压侧开关CBO下包含有若干个分支线开关断路器，且在任意一个分支线开关断路器QFx的首端装设有低压分支监测单元，其可实时监测分支电压、电流、有功功率和无功功率等电气信息，同时具备过载长延时保护、短路短延时保护和短路瞬时保护等功能，支持DL/T645-2007通信规约。
此外，任意一个低压分支监测单元在监测和保护控制方面可以实现云边端协同，具体表现为：“云”指的是云端远程保护，即保护时间在30～300s之间低压监测单元经由智能边缘终端上送至云端全域物联网平台决策而后下达保护；“边”指的是边端远程保护，即保护时间在1～10s之间低压分支监测单元需要向智能边缘终端上送信息，由智能边缘终端做出决策下达低压监测单元执行的保护；“端”指的是就地保护，即保护时间在0～1s之间需要低压分支监测单元就地决策的保护。
(2)所述电能表计量单元用于对配电网用户侧的电能表统计管理数据进行采集，其中所述电能表统计管理包括电能测量、电能质量监测、网损监测和负荷特性监测；
在本发明实施例中，结合图2所示出的配电台区监测总体架构示意图可知，所述电能表计量单元包含有若干个电能表计，且任意一个电能表计均可实现对配电网用户侧的表计数据进行统计；此外，基于任意一个电能表计与相对应断路器的连接关系，在该电能表计检测到用户欠费的情况下，将发送欠费信号至与其相对应的断路器以实现自动分闸处理；且在该电能表计检测到用户已续费的情况下，触发该断路器实现自动合闸处理。
(3)所述环境安防传感单元用于对配电网片区的环境安防管理数据进行采集，其中所述环境安防管理包括配电房的温湿度情况、烟雾浓度、气体含量和门禁状态。
进一步的，所述数据组件应用模块包括本地数据接收单元、融合数据处理单元和远程传输单元，且所述本地数据接收单元与所述融合数据处理单元相连接，所述融合数据处理单元与所述远程传输单元相连接；结合图2所示出的配电台区监测总体架构示意图可知，所述数据组件应用模块实际上为所述智能边缘终端，其为安装在智能配电站/智能开关站/智能台架变内的本地监控设备，主要完成站端传感、计量等装置数据汇集、处理、远传功能及站室设备的智能联动等功能，其中各个单元的工作原理如下所示：
(1)所述本地数据接收单元用于对所述设备服务管理数据、所述电能表统计管理数据和所述环境安防管理数据进行接收；
在本发明实施例中，所述低压分支监测单元基于RS485通信总线与所述本地数据接收单元相连接(设定响应接收服务的时长为1～6秒)，所述电能表计量单元基于低压电力线与所述本地数据接收单元相连接(设定响应接收服务的时长为15min～1h)，所述环境安防传感单元基于串行通讯电缆与所述本地数据接收单元相连接(设定响应接收服务的时长以小时计数)。具体实施过程中，所述本地数据接收单元采用分钟冻结采集类型对以上各类数据进行接收，基于所述本地数据接收单元可从中接收到配电网的三相电压、三相电流、相位角、分相有功/无功功率、三相有功/无功功率、分相有功/无功功能、三相有功/无功功能、功率因素、三相电压/电流不平衡率、电压合格率、台区变负载率等相关电力数据，以所述本地数据接收单元接收配电变压器低压侧的三相电压为例进行说明：设定采样周期至少每秒1次，对三相电压的有效值进行采样并作为预处理值存储，此时以1min为统计单元，取1min内电压预处理值的平均值为即时的实际运行电压进行存储。
(2)所述融合数据处理单元用于利用高级应用算法服务分别对所述设备服务管理数据、所述电能表统计管理数据和所述环境安防管理数据进行特征分析与整合评估，生成各类评估数据；
在本发明实施例中，所述融合数据处理单元包括算法库和高级应用算法服务，具体表现为：
所述算法库关联着统计算法库和机器学习算法库，其中所述统计算法库包含有统计分析算法、奇异点监测算法和空间关联算法等，所述机器学习算法库包含有Chow-Liu决策树算法和Group Lasso算法等；
所述高级应用算法服务包括关联统计服务、奇异点监测服务和决策树服务，其中所述关联统计服务包括基于用户计量表计、低压分支监测单元与配电变压器关联统计的台区拓扑识别计算以及基于用户类型的用户用电行为特征分析，所述奇异点监测服务包括基于奇异点监测算法对用户计量表计数据的分析以及基于用电信网评估算法对智能台区可移动负荷分布的分析，所述决策树服务包括基于决策树算法对低压配电台区拓扑的辨识。
在具体实施过程中，所述高级应用算法服务通过执行算法库中相应的算法完成相对应的数据服务，即根据所述本地数据接收单元所特定接收到的各类模拟量数据来规整形成15min数据曲线，如日冻结数据、抄表日冻结数据、曲线数据、历史月数据等。
(3)所述远程传输单元用于将所述各类评估数据进行上载，其中上载方式可为无线传输方式或者光纤传输方式，可由技术人员进行选择并根据预先设定好的标准规约执行。
进一步的，所述云平台服务模块包括全域物联网平台、数据管理中心与云端应用平台，且所述全域物联网平台与所述数据管理中心相连接，所述数据管理中心与所述云端应用平台相连接；其中各个单元的工作原理如下所示：
(1)所述全域物联网平台用于构建所述数据管理中心与所述远程传输单元之间的信息互联，读取所述各类评估数据，且设置对所有曲线数据的记录至少保存1年；
(2)所述数据管理中心用于根据所述各类评估数据，生成配电网运维检测报告，其中该配电网运维检测报告是通过调用上一次统计曲线图进行比对分析而得来的；
(3)所述云端应用平台用于通过访问所述数据管理中心获取所述配电网运维检测报告，并基于所述配电网运维检测报告形成配电网的运维操作指令，其中所述运维操作指令的生成是依赖于所述云端应用平台对所述配电网运维检测报告的告警标记识别。
在本发明实施例中，可通过监控数据采集模块来实现多源数据的采集分类，且利用数据组件应用模块上所搭载的多种学***台服务模块的网传能力实现分析结果的及时可视化，有助于提高低压配电网对电力设备智能运维的支撑能力。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的一种基于智能边缘终端的数据组件服务***进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种基于智能边缘终端的数据组件服务***，其特征在于，所述***包括监控数据采集模块、数据组件应用模块和云平台服务模块，且所述监控数据采集模块与所述数据组件应用模块相连接，所述数据组件应用模块与所述云平台服务模块相连接；其中，
所述监控数据采集模块用于实时采集配电网中的相关监测数据，并对所述相关监测数据分类上传至所述数据组件应用模块；
所述数据组件应用模块用于对采集到的各类监测数据进行边缘计算分析，并将各类计算结果传输至所述云平台服务模块；
所述云平台服务模块用于将所述各类计算结果进行统计更新，生成配电网运维检测报告。
2.根据权利要求1所述的基于智能边缘终端的数据组件服务***，其特征在于，所述监控数据采集模块包括低压分支监测单元、电能表计量单元和环境安防传感单元；
所述低压分支监测单元用于对配电线路上的设备服务管理数据进行采集，其中所述设备服务管理包括线路故障诊断、线路故障隔离、线路故障恢复、设备状态监测、分布式电源接入管理和电力需求侧管理；
所述电能表计量单元用于对配电网用户侧的电能表统计管理数据进行采集，其中所述电能表统计管理包括电能测量、电能质量监测、网损监测和负荷特性监测；
所述环境安防传感单元用于对配电网片区的环境安防管理数据进行采集，其中所述环境安防管理包括配电房的温湿度情况、烟雾浓度、气体含量和门禁状态。
3.根据权利要求2所述的基于智能边缘终端的数据组件服务***，其特征在于，所述数据组件应用模块包括本地数据接收单元、融合数据处理单元和远程传输单元，且所述本地数据接收单元与所述融合数据处理单元相连接，所述融合数据处理单元与所述远程传输单元相连接；其中，
所述本地数据接收单元用于对所述设备服务管理数据、所述电能表统计管理数据和所述环境安防管理数据进行接收；
所述融合数据处理单元用于利用高级应用算法服务分别对所述设备服务管理数据、所述电能表统计管理数据和所述环境安防管理数据进行特征分析与整合评估，生成各类评估数据；
所述远程传输单元用于将所述各类评估数据进行上载。
4.根据权利要求3所述的基于智能边缘终端的数据组件服务***，其特征在于，所述低压分支监测单元基于RS485通信总线与所述本地数据接收单元相连接。
5.根据权利要求3所述的基于智能边缘终端的数据组件服务***，其特征在于，所述电能表计量单元基于低压电力线与所述本地数据接收单元相连接。
6.根据权利要求3所述的基于智能边缘终端的数据组件服务***，其特征在于，所述环境安防传感单元基于串行通讯电缆与所述本地数据接收单元相连接。
7.根据权利要求3所述的基于智能边缘终端的数据组件服务***，其特征在于，所述云平台服务模块包括全域物联网平台、数据管理中心与云端应用平台，且所述全域物联网平台与所述数据管理中心相连接，所述数据管理中心与所述云端应用平台相连接；其中，
所述全域物联网平台用于构建所述数据管理中心与所述远程传输单元之间的信息互联，读取所述各类评估数据；
所述数据管理中心用于根据所述各类评估数据，生成配电网运维检测报告；
所述云端应用平台用于通过访问所述数据管理中心获取所述配电网运维检测报告，并基于所述配电网运维检测报告形成配电网的运维操作指令。
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