CN114039425A - 低压配电网的故障处理***及方法 - Google Patents

低压配电网的故障处理***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低压配电网的故障处理***及方法，***包括：感知层、网络层、平台层、应用层和云平台服务器，其中，感知层包括：多个边缘计算节点和与每个边缘计算节点连接的至少一个故障感知终端，多个边缘计算节点一一对应部署于低压配电网的多个局部区域；故障感知终端用于采集低压配电网的运行数据；边缘计算节点用于根据运行数据进行故障判定；云平台服务器用于根据故障判定结果生成故障告警信息，并进行故障告警信息的推送；应用层用于辅助云平台服务器完成故障告警信息的推送。由此，实现了基于边缘端和云端相协调的故障处理，减少了通信壁垒，加快了故障数据的处理速度，提高了故障处理效率。

Description

低压配电网的故障处理***及方法
技术领域
本发明涉及配电网运行监测技术领域，具体涉及一种低压配电网的故障处理***和一种低压配电网的故障处理方法。
背景技术
目前，低压配电网的故障处理仍停留在热线电话故障报修的阶段。低压配电网与用户直接相关，其运行的稳定性以及对故障的处理能力关乎居民的日常生活和工业生产。低压配电网大多接线结构复杂，运行环境复杂多变，因而导致低压配电网事故频繁发生，传统的电话反馈报障处理方式的处理效率和水平已经不能满足当下前电力用户高品质的服务需求。
为此，有些经配网自动化改造的电网利用通信技术，实现了配电网运行的在线监测和故障后的故障判别，但仍普遍存在这样一些问题：配电网体量大，数据采集终端数目多、类型多样，不同数据采集终端所采用的通信方式各不相同，想要实现多类型终端的数据采集需要额外配置不同的通信转接头，各终端难以实现数据交互，存在通信壁垒；所采集电力设备数据均采用统一传输到主站集中处理的方式，海量的数据采集上传，常常导致通信链路堵塞，云服务器和***主站崩溃，且影响故障处理的效率。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述通信技术带来的存在通信壁垒、故障处理效率低的问题。
为此，本发明提出了如下技术方案：
本发明第一方面实施例提出了一种低压配电网的故障处理***，包括：感知层、网络层、平台层、应用层和云平台服务器，其中，所述感知层包括：多个边缘计算节点和与每个所述边缘计算节点连接的至少一个故障感知终端，所述多个边缘计算节点一一对应部署于低压配电网的多个局部区域，所述边缘计算节点通过所述网络层接入所述平台层；所述故障感知终端，用于采集所述低压配电网的运行数据，并将所述运行数据传输至对应的所述边缘计算节点；所述边缘计算节点，用于根据所述运行数据进行故障判定，并将故障判定结果传输至所述云平台服务器；所述云平台服务器，部署于所述平台层，所述云平台服务器用于根据所述故障判定结果生成故障告警信息，并进行所述故障告警信息的推送；所述平台层，用于在所述云平台服务器生成所述故障告警信息时提供服务管理；所述应用层，用于辅助所述云平台服务器完成故障告警信息的推送。
另外，根据本发明上述实施例提出的低压配电网的故障处理***还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述故障感知终端与所述边缘计算节点为嵌入式设备，所述故障感知终端通过通信接口与对应的所述边缘计算节点连接，所述边缘计算节点通过网络适配器接入所述网络层。
根据本发明的一个实施例，每个所述边缘计算节点部署于对应的所述局部区域的数据源点。
根据本发明的一个实施例，所述边缘计算节点中存储有对应的所述局部区域的局部配电网络模型和事件处理规则，所述边缘计算节点有数据处理功能、故障监测分析功能和故障定位功能。
根据本发明的一个实施例，多个故障感知终端，分散部署于变电站低压配电抽屉柜、电缆分支箱、配电箱、动力柜或者电表箱，所述多个故障感知终端通过插接总线连接。
根据本发明的一个实施例，所述网络层包括：电力专网、物联网专网、互联网和移动互联网。
根据本发明的一个实施例，所述平台层具有IaaS或者PaaS平台支撑功能。
根据本发明的一个实施例，所述低压配电网的运行数据包括：回路电流数据、电压数据、剩余电流数据和温度数据中的至少一种。
根据本发明的一个实施例，所述服务管理包括：用户管理、权限管理、日志管理和数据存储管理。
本发明第二方面实施例提出了一种低压配电网的故障处理方法，包括：将多个边缘计算节点一一对应部署于低压配电网的多个局部区域，其中，每个所述边缘计算节点连接至少一个故障感知终端；通过所述故障感知终端采集所述低压配电网的运行数据，并将所述运行数据传输至对应的边缘计算节点；使边缘计算节点根据所述运行数据进行故障判定，并将故障判定结果传输至云平台服务器，以使所述云平台服务器根据所述故障判定结果生成故障告警信息，并进行所述故障告警信息的推送，其中，在所述云平台服务器生成所述故障告警信息时提供服务管理，并辅助所述云平台服务器完成故障告警信息的推送。
本发明的技术方案，通过分散部署于低压配电网的边缘计算节点和云平台服务器，进行分布式故障处理，实现了基于边缘端和云端相协调的故障处理，减少了通信壁垒，加快了故障数据的处理速度，提高了故障处理效率。
附图说明
图1为本发明实施例的低压配电网的故障处理***的方框示意图。
图2为本发明一个实施例的低压配电网的故障处理***的结构示意图。
图3为本发明一个示例的边缘计算节点的分布式协调故障处理模型的示意图。
图4为本发明实施例的低压配电网的故障处理方法的流程图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例的低压配电网的故障处理***的方框示意图。
本发明实施例的低压配电网可以是0.4kV低压配电***。
如图1所示，故障处理***包括：感知层1、网络层2、平台层3、应用层4和云平台服务器5，其中，感知层1包括：多个边缘计算节点11(图1中示出了其中一个边缘计算节点11)和与每个边缘计算节点11连接的至少一个故障感知终端12(图1中示出了2个)，多个边缘计算节点11一一对应部署于低压配电网的多个局部区域，边缘计算节点通过网络层2接入平台层3；故障感知终端12，用于采集低压配电网的运行数据，并将运行数据传输至对应的边缘计算节点11；边缘计算节点11，用于根据运行数据进行故障判定，并将故障判定结果传输至云平台服务器5；云平台服务器5部署于平台层，云平台服务器用于根据故障判定结果生成故障告警信息，并进行故障告警信息的推送；平台层，用于在云平台服务器生成故障告警信息时提供服务管理；应用层，用于辅助云平台服务器完成故障告警信息的推送。
其中，故障感知终端12是指带有传感功能的数据采集设备，比如可以是用来采集变压器温度、电压、电流等数据的设备。平台层3部署在商用公有云体系下，具有IaaS(Infrastructure as a Service，基础架构即服务)或者PaaS(Platform as a Service，平台即服务)平台支撑功能。应用层4是在平台层3上开发部署的和故障处理相关的应用。
其中，低压配电网的运行数据可包括：回路电流数据、电压数据、剩余电流数据和温度数据中的至少一种。
具体地，可将低压配电网按区域划分为不同的局部区域，每一局部区域由一个边缘计算节点11负责完成局部故障分析计算。故障感知终端12可实时采集低压配电网***的运行数据，例如回路电流数据、电压数据、剩余电流数据和温度数据等，边缘计算节点11可实时从故障感知终端12获取运行数据，边缘计算节点11在接收到运行数据的第一时间进行本地数据处理(边缘计算)及故障监测分析，以实现故障判定，并将处理后的数据和故障判定结果通过网络层2传输至云平台服务器5(具有云功能的服务器)，云平台服务器5对各个故障判定结果进行统一管理，根据各个故障判定结果生成故障告警信息，并将故障告警信息推送给管理终端，例如质检人员的手机终端。
在云平台服务器5进行统一管理及生成故障告警信息时，平台层3通过服务管理为故障处理的上层决策提供保障，还可以对运行数据进行归类实现数据库管理，以给故障处理的上层决策提供保障；在云平台服务器5进行故障告警信息的推送时，应用层4在平台层3开发部署完毕的基础上，提供模型维护、故障分析、告警推送、抢修工单、停复电通知、统计和辅助决策分析、APP(Application，应用程序)应用等功能，辅助云平台服务器5完成故障告警信息的推送，保证有效推送。
在配电网实际运行中，边缘计算节点11实时获取故障感知终端12发送的运行数据，就地完成拓扑实时分析和故障监测、故障定位分析，把故障处理结果上送平台服务器5，平台服务器5分析整理，迅速生成故障告警信息发送至管理终端，这样，集中式云平台的计算工作被分散地分配到各个边缘计算节点，通过分布式计算实现实时、快速、高效的用户响应，大大提高了***处理故障的效率。
也就是说，感知层1收集电力设备的各种数据，再通过边缘计算节点11进行数据初步分析和故障判定(减少上传云端的数据量)，再通过网络层2传送给平台层3进行数据管理，最终各个应用对数据进行最终分析以实现故障溯源定位和处理决策。
本发明实施例的低压配电网的故障处理***，通过分散部署于低压配电网的边缘计算节点和云平台服务器，进行分布式故障处理，实现了基于边缘端和云端相协调的故障处理，减少了通信壁垒，加快了故障数据的处理速度，提高了故障处理效率。
在本发明的一个实施例中，故障感知终端12与边缘计算节点11为嵌入式设备，故障感知终端12通过通信接口与对应的边缘计算节点11连接，边缘计算节点11通过网络适配器接入网络层2。
具体而言，故障感知终端12具有可适配的通信接口，通过多种通信方式接入边缘计算节点11，边缘计算节点11通过网络适配器接入网络层2，并通过网络层2接入到平台层3。
在本发明的一个实施例中，每个边缘计算节点11部署于对应的局部区域的数据源点，或者，每个边缘计算节点11靠近低压配电网的数据源附近，也就是说，在靠近数据源的地方部署边缘计算节点11，由此边缘计算节点11就地完成数据采集、数据处理和故障分析，把处理后的结果上送到云平台服务器5，由云平台服务器5进行统一管理和告警推送。
进一步地，边缘计算节点11中存储有对应的局部区域的局部配电网络模型和事件处理规则，边缘计算节点有数据处理功能、故障监测分析功能和故障定位功能。
具体而言，受限于低压配电网故障复杂多变，集中式架构无法满足信息的实时性要求，本发明实施例在进行故障数据处理时，采用边缘计算架构模型，边缘计算模型则是在靠近数据源的地方部署“边缘计算节点”，边缘计算架构依托于数据源附近的边缘节点，由每个分散的边缘节点负责收集故障信息并根据配电网模型和事件处理规则进行数据分析和处理、故障监测以及故障定位，得到故障告警信息，最后统一上传至云平台服务器的云节点，经云节点分析整理，迅速生成决策信息发送至终端，这样大大提高了***处理故障的效率。
对于跨区域的故障定位分析，如越级跳闸，则由部署在云平台服务器的云节点汇总分区上报信息后进行分析判断。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，多个故障感知终端12分散部署于变电站低压配电抽屉柜、电缆分支箱、配电箱、动力柜或者电表箱，多个故障感知终端12通过插接总线连接，可方便组合安装，尤其适用于变电站低压配电抽屉柜、动力柜、电缆分支箱等具有多个低压回路测量的场景。
进一步地，网络层2可包括：电力专网(光纤)、物联网专网(运营商宽带)、互联网和移动互联网(4G/5G)。
平台层3给云平台服务器5提供的服务管理，可包括：用户管理、权限管理、日志管理和数据存储管理。平台层3部署了用户管理、权限管理、日志管理、数据存储等基础服务软件，并将这些软件部署在整个云服务平,5，为故障处理的上层决策提供保障。
如图3所示，本发明实施例的提出的分布式协调故障处理模型为：在低压配电网的不同分区部署边缘计算节点，通过边缘计算节点负责对应分区的故障及时感知、及时响应，得到故障判定结果(可以表征故障等级、故障定位等故障属性)，并将故障判定结果上传至云节点，由云节点对各个故障判定结果进行统一管理并生成故障告警信息，从而实现故障的推送。
综上，本发明实施例可针对低压配电设施故障及时感知、实时响应，为电网运检部门低压配电故障处理提供决策依据，加快故障处理速度，缩短停电时间，提升供电可靠性和用户满意度。
图4为本发明实施例的低压配电网的故障处理方法的流程图。
如图4所示，该低压配电网的故障处理方法，包括以下步骤：
S1，将多个边缘计算节点一一对应部署于低压配电网的多个局部区域，其中，每个边缘计算节点连接至少一个故障感知终端。
S2，通过故障感知终端采集低压配电网的运行数据，并将运行数据传输至对应的边缘计算节点。
S3，使边缘计算节点根据运行数据进行故障判定，并将故障判定结果传输至云平台服务器，以使云平台服务器根据故障判定结果生成故障告警信息，并进行故障告警信息的推送，其中，在云平台服务器生成故障告警信息时提供服务管理，并辅助云平台服务器完成故障告警信息的推送。
需要说明的是，本发明实施例中低压配电网的故障处理方法的其他具体实施方式，可参见上述低压配电网的故障处理***的具体实施方式，为避免冗余，此处不再赘述。
本发明实施例的低压配电网的故障处理方法，通过分散部署于低压配电网的边缘计算节点和云平台服务器，进行分布式故障处理，实现了基于边缘端和云端相协调的故障处理，减少了通信壁垒，加快了故障数据的处理速度，提高了故障处理效率。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种低压配电网的故障处理***，其特征在于，包括：感知层、网络层、平台层、应用层和云平台服务器，其中，所述感知层包括：多个边缘计算节点和与每个所述边缘计算节点连接的至少一个故障感知终端，所述多个边缘计算节点一一对应部署于低压配电网的多个局部区域，所述边缘计算节点通过所述网络层接入所述平台层；
所述故障感知终端，用于采集所述低压配电网的运行数据，并将所述运行数据传输至对应的所述边缘计算节点；
所述边缘计算节点，用于根据所述运行数据进行故障判定，并将故障判定结果传输至所述云平台服务器；
所述云平台服务器，部署于所述平台层，所述云平台服务器用于根据所述故障判定结果生成故障告警信息，并进行所述故障告警信息的推送；
所述平台层，用于在所述云平台服务器生成所述故障告警信息时提供服务管理；
所述应用层，用于辅助所述云平台服务器完成故障告警信息的推送。
2.根据权利要求1所述的低压配电网的故障处理***，其特征在于，所述故障感知终端与所述边缘计算节点为嵌入式设备，所述故障感知终端通过通信接口与对应的所述边缘计算节点连接，所述边缘计算节点通过网络适配器接入所述网络层。
3.根据权利要求1所述的低压配电网的故障处理***，其特征在于，每个所述边缘计算节点部署于对应的所述局部区域的数据源点。
4.根据权利要求3所述的低压配电网的故障处理***，其特征在于，所述边缘计算节点中存储有对应的所述局部区域的局部配电网络模型和事件处理规则，所述边缘计算节点有数据处理功能、故障监测分析功能和故障定位功能。
5.根据权利要求1所述的低压配电网的故障处理***，其特征在于，多个故障感知终端，分散部署于变电站低压配电抽屉柜、电缆分支箱、配电箱、动力柜或者电表箱，所述多个故障感知终端通过插接总线连接。
6.根据权利要求1所述的低压配电网的故障处理***，其特征在于，所述网络层包括：电力专网、物联网专网、互联网和移动互联网。
7.根据权利要求6所述的低压配电网的故障处理***，其特征在于，所述平台层具有IaaS或者PaaS平台支撑功能。
8.根据权利要求1所述的低压配电网的故障处理***，其特征在于，所述低压配电网的运行数据包括：回路电流数据、电压数据、剩余电流数据和温度数据中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的低压配电网的故障处理***，其特征在于，所述服务管理包括：用户管理、权限管理、日志管理和数据存储管理。
10.一种低压配电网的故障处理方法，其特征在于，包括：
将多个边缘计算节点一一对应部署于低压配电网的多个局部区域，其中，每个所述边缘计算节点连接至少一个故障感知终端；
通过所述故障感知终端采集所述低压配电网的运行数据，并将所述运行数据传输至对应的所述边缘计算节点；
使所述边缘计算节点根据所述运行数据进行故障判定，并将故障判定结果传输至云平台服务器，以使所述云平台服务器根据所述故障判定结果生成故障告警信息，并进行所述故障告警信息的推送，其中，在所述云平台服务器生成所述故障告警信息时提供服务管理，并辅助所述云平台服务器完成故障告警信息的推送。
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