[發明專利]一種基于云-邊-端架構的信息能源系統及其管控方法

有效

• 申請號: 202110317796.3
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112865196B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 張化光;侯俊浩;楊珺;蘇涵光;黃博南;劉鑫蕊;孫秋野;王迎春;楊東升;王智良;周博文;會國濤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J13/00;H04L67/12;H04L41/12
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種基于云-邊-端架構的信息能源系統，其特征在于，包括：依次連接的云計算層、云-邊信息傳輸單元、邊緣計算層、邊-端信息傳輸單元和物理設備層；

所述物理設備層，作為該系統的底層架構，其包括至少一種且至少兩個發電設備、至少兩個儲能設備和至少一個負載；該物理設備層用于能量流在該物理設備層中的平行交互，以及運行數據在該系統的縱向傳輸，即將在該物理設備層產生的該系統的運行數據發送給邊-端信息傳輸單元，以及接收邊-端信息傳輸單元發送的修正的有功功率下垂系數以及該系統的電壓補償量和頻率補償量；對逆變器下垂控制的有功功率下垂系數進行調整，并在下垂控制過程中分別給予信息能源系統電壓補償和頻率補償；所述該系統的運行數據指的是該層中各個發電設備和儲能設備的運行數據，所述運行數據包括電壓、頻率、有功功率和無功功率數據；

所述邊-端信息傳輸單元，上連邊緣計算層，下接物理設備層；用于接收物理設備層發送的該系統的運行數據，并將其所接收的運行數據發送給邊緣計算層；接收邊緣計算層同時發送的修正的有功功率下垂系數以及該系統的電壓補償量和頻率補償量，并將它們均發送給物理設備層；

所述邊緣計算層，用于接收邊-端信息傳輸單元發送的運行數據，并對所接收的運行數據進行預處理，得到規范化的運行數據；判斷邊緣計算層的拓撲結構變化率、該系統的電壓變化率或者該系統的頻率變化率是否越限，若是，則將規范化的運行數據上傳至云-邊信息傳輸單元；接收云-邊信息傳輸單元發送的修正的有功功率下垂系數；根據規范化的運行數據和修正的有功功率下垂系數，計算該系統的電壓補償量和頻率補償量；將修正的有功功率下垂系數以及該系統的電壓補償量和頻率補償量同時發送給邊-端信息傳輸單元；

所述云-邊信息傳輸單元，上連云計算層，下接邊緣計算層，用于接收邊緣計算層發送的規范化的運行數據并將其上傳給云計算層；接收云計算層發送的修正的有功功率下垂系數并將其發送給邊緣計算層；

所述云計算層，用于接收云-邊信息傳輸單元上傳的規范化的運行數據；利用規范化的運行數據，對有功功率下垂系數進行修正，并將得到的修正的有功功率下垂系數下達給云-邊信息傳輸單元2。

2.根據權利要求1所述的基于云-邊-端架構的信息能源系統，其特征在于，所述邊緣計算層包括至少兩個邊緣智能終端和至少兩個邊-邊信息傳輸單元；邊-邊信息傳輸單元與邊緣智能終端一一對應通信連接，且每個邊緣智能終端對應一個發電設備或者儲能設備；在線的各邊緣智能終端所分別對應的邊-邊信息傳輸單元之間可進行通信，邊緣計算層中在線的邊緣智能終端所對應的可相互通信的邊-邊信息傳輸單元構成了邊緣計算層的拓撲結構；

所述邊緣智能終端，用于接收邊-端信息傳輸單元發送的與該邊緣智能終端相對應的發電設備或者儲能設備的運行數據，并對所接收的運行數據進行預處理，得到規范化的數據；利用與該邊緣智能終端相連接的邊-邊信息傳輸單元接收其余邊緣智能終端的在線狀態，從而得到邊緣計算層的實時拓撲結構信息，進而判斷邊緣計算層的拓撲結構變化率是否越限，以及根據上述規范化的數據判斷與該邊緣智能終端相對應的發電設備或者儲能設備的電壓變化率和頻率變化率是否越限；若判斷出拓撲結構變化率、電壓變化率或者頻率變化率越限，則將上述規范化的數據上傳至云-邊信息傳輸單元；接收云-邊信息傳輸單元發送的修正的有功功率下垂系數；根據規范化的運行數據和修正的有功功率下垂系數，求出該邊緣智能終端相對應的發電設備或者儲能設備的電壓補償量和頻率補償量，進而利用該邊緣智能終端相對應的發電設備或者儲能設備的電壓補償量和頻率補償量及其他相鄰且在線的邊緣智能終端所分別對應的發電設備或者儲能設備的電壓補償量和頻率補償量，求得該系統全局的電壓補償量和頻率補償量的平均值作為該系統的電壓補償量和頻率補償量；將修正的有功功率下垂系數以及該系統的電壓補償量和頻率補償量同時發送給邊-端信息傳輸單元；

所述邊-邊信息傳輸單元，用于向其相鄰的邊-邊信息傳輸單元發送與其相連接的邊緣智能終端的在線狀態，同時接收其相鄰邊-邊信息傳輸單元發送的與該相鄰邊-邊信息傳輸單元相連接的邊緣智能終端的在線狀態；將與其相連接的邊緣智能終端計算的發電設備或者儲能設備的電壓補償量和頻率補償量實時發送給與其相鄰的邊-邊信息傳輸單元，同時接收與其相鄰的邊-邊信息傳輸單元發送的對應邊緣智能終端計算的對應的發電設備或者儲能設備的電壓補償量和頻率補償量作為迭代數據，這樣通過相鄰邊-邊信息傳輸單元間對對應的各相鄰邊緣智能終端所產生的迭代數據的交換，根據狀態補償一致性算法最終實現各個邊緣智能終端中計算的設備電壓補償量和頻率補償量最終達到一致，從而得到該系統的電壓補償量和頻率補償量。