[發(fā)明專利]面向區(qū)域電網(wǎng)CPS穩(wěn)定控制的邊緣計算優(yōu)化配置方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011271139.1
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112383433B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊挺;張東
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H04L41/0823
• 分類號: H04L41/0823;H04L41/083;H04L41/142;H04L41/12;H04L41/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種面向區(qū)域電網(wǎng)CPS穩(wěn)定控制的邊緣計算優(yōu)化配置方法，包括：分別進(jìn)行端到端的信息實時度、信息準(zhǔn)確度和信息完整度指標(biāo)量化計算，并采用小干擾電壓變化觀測方法量化電力穩(wěn)定性標(biāo)度；綜合CPS網(wǎng)絡(luò)中對信息穩(wěn)定性和電力穩(wěn)定性的量化分析，計及信息側(cè)和電力側(cè)的約束條件，建立基于信息?電力混合熵理論的邊緣計算節(jié)點部署配置模型；采用二進(jìn)制粒子群算法求解邊緣計算節(jié)點部署配置模型。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)區(qū)域電網(wǎng)CPS的物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)間統(tǒng)一建模難題。本發(fā)明可有效提升對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)獲取時效性，并實現(xiàn)對區(qū)域電網(wǎng)本地控制快速響應(yīng)，在進(jìn)行負(fù)荷頻率控制時較集中式控制具有更好的動態(tài)性能，保障系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種邊緣計算優(yōu)化配置方法。特別是涉及一種面向區(qū)域電網(wǎng)CPS穩(wěn)定控制的邊緣計算優(yōu)化配置方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代通信信息技術(shù)快速發(fā)展以及其與電力系統(tǒng)的深度融合，使得現(xiàn)行電網(wǎng)已成為信息物理相互耦合的復(fù)雜系統(tǒng)。在電力信息物理系統(tǒng)(Cyber Physical System,CPS)中，分布式能源并網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控、繼電保護(hù)裝置投切、用戶智能電表量測等物理設(shè)備和用戶需求更加復(fù)雜多樣。傳統(tǒng)依靠單一云主站的集中計算處理模式存在著海量匯聚數(shù)據(jù)流傳輸高時延高擁塞、信息遠(yuǎn)離設(shè)備端且排隊處理緩慢等弊端，難以完全支撐智能電網(wǎng)的實時高效信息分析、處理和決策需求。

邊緣計算技術(shù)將計算力下放至近電力終端物理設(shè)備和數(shù)據(jù)源側(cè)，采用分區(qū)治理的方法，基于各區(qū)域優(yōu)化部署配置的邊緣計算節(jié)點在區(qū)域中對控制執(zhí)行單元側(cè)進(jìn)行系統(tǒng)態(tài)勢感知、數(shù)據(jù)分析并做出自主快速決策，可有效提升區(qū)域CPS實時分析、計算、控制能力，滿足電力系統(tǒng)快速反應(yīng)需求，進(jìn)而更好支撐CPS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化最優(yōu)控制運行，提升系統(tǒng)運行穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)性。

現(xiàn)行電力信息物理系統(tǒng)研究中均沒有涉及邊緣計算節(jié)點(Edge Computing Node,ECN)的部署配置這一特殊問題：(1)首先，邊緣計算節(jié)點有別于普通的信息終端或傳感器，是區(qū)域的核心樞紐節(jié)點，其擔(dān)負(fù)本區(qū)域內(nèi)信息的匯聚、分析和計算功能。因此，邊緣計算節(jié)點在CPS信息空間中的部署位置不同將直接影響數(shù)據(jù)流匯聚傳輸?shù)姆€(wěn)定度和獲取信息表達(dá)準(zhǔn)確度(如受到傳輸延時、誤碼、丟包等影響)。(2)由于CPS系統(tǒng)中的電力物理子網(wǎng)與信息子網(wǎng)緊耦合相互依存關(guān)系，電力物理節(jié)點的穩(wěn)定度同樣作用于邊緣計算節(jié)點，進(jìn)而會通過邊緣計算節(jié)點對自治區(qū)域的實時控制決策過程反饋回電力物理子系統(tǒng)，影響系統(tǒng)運行。因此從信息穩(wěn)定度和電力穩(wěn)定度雙層面分析，在區(qū)域電網(wǎng)中優(yōu)化部署配置邊緣計算節(jié)點，對保障電網(wǎng)CPS穩(wěn)定可控運行有重要意義。

隨著電力系統(tǒng)中海量終端互聯(lián)化、設(shè)備數(shù)據(jù)高維化和網(wǎng)架層次復(fù)雜化的發(fā)展，傳統(tǒng)依靠單一的云主站信息處理模式存在著數(shù)據(jù)傳輸高時延高擁塞、信息遠(yuǎn)離設(shè)備端且排隊處理緩慢等弊端。合理的邊緣計算配置可在近終端設(shè)備側(cè)對數(shù)據(jù)對區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行本地快速分析決策，有效彌補云計算的不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可有效提高網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度，支撐電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的面向區(qū)域電網(wǎng)CPS穩(wěn)定控制的邊緣計算優(yōu)化配置方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種面向區(qū)域電網(wǎng)CPS穩(wěn)定控制的邊緣計算優(yōu)化配置方法，包括如下步驟：

1)分別進(jìn)行端到端的信息實時度λ_delay、信息準(zhǔn)確度λ_error和信息完整度λ_loss指標(biāo)量化計算，并采用小干擾電壓變化觀測方法量化電力穩(wěn)定性標(biāo)度λ_phy；

2)綜合CPS網(wǎng)絡(luò)中對信息穩(wěn)定性和電力穩(wěn)定性的量化分析，計及信息側(cè)和電力側(cè)的約束條件，建立基于信息-電力混合熵理論的邊緣計算節(jié)點部署配置模型；

3)采用二進(jìn)制粒子群算法求解邊緣計算節(jié)點部署配置模型。