[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于云邊協(xié)同的配電物聯(lián)網(wǎng)CPS管控方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110324207.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113098711A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃曉銘;吳雪瓊;韓震燾;張子信;齊陽(yáng);梁毅;孫聰聰;馮榮強(qiáng);金宇飛;張明理;王春生;王勇;程孟增;王征;楊博
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)電南瑞科技股份有限公司;國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司;國(guó)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司;國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/24
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/24;H04L29/08;G06F9/50;G06F30/20;G06F113/04
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 張歡歡

1.一種基于云邊協(xié)同的配電物聯(lián)網(wǎng)CPS管控方法，其特征是，包括以下過(guò)程：

對(duì)云邊協(xié)同的配電物聯(lián)網(wǎng)CPS系統(tǒng)進(jìn)行劃分，獲得對(duì)應(yīng)的集中-分布式聯(lián)合控制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；

基于集中-分布式聯(lián)合控制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行建模分析，獲得配電物聯(lián)網(wǎng)CPS管控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；

基于配電物聯(lián)網(wǎng)CPS管控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以邊緣計(jì)算組為基礎(chǔ)單位建立單元級(jí)CPS數(shù)學(xué)模型；

對(duì)多個(gè)協(xié)同運(yùn)行的單元級(jí)CPS數(shù)學(xué)模型進(jìn)行組合構(gòu)成CPS統(tǒng)一計(jì)算模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云邊協(xié)同的配電物聯(lián)網(wǎng)CPS管控方法，其特征是，所述集中-分布式聯(lián)合控制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括：終端層、饋線層和站控層，其中：終端層是控制本地設(shè)備的最低層；饋線層用于本地?cái)?shù)據(jù)分析的區(qū)域自治控制；站控層是基于云層面的全局優(yōu)化控制；

所述終端層、饋線層和站控層中任兩層之間均能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以及終端層內(nèi)部之間和饋線層內(nèi)部之間也能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云邊協(xié)同的配電物聯(lián)網(wǎng)CPS管控方法，其特征是，所述基于集中-分布式聯(lián)合控制的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行建模分析，獲得配電物聯(lián)網(wǎng)CPS管控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括：

將電力網(wǎng)和信息網(wǎng)中的狀態(tài)量抽象為“數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)”，

將狀態(tài)量在系統(tǒng)中傳輸和演變的環(huán)節(jié)抽象為“數(shù)據(jù)支路”，

將匯聚并向外提供數(shù)據(jù)的模塊抽象為“數(shù)據(jù)池節(jié)點(diǎn)”。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云邊協(xié)同的配電物聯(lián)網(wǎng)CPS管控方法，其特征是，所述建立單元級(jí)CPS數(shù)學(xué)模型，包括：

對(duì)邊緣計(jì)算組建立單元級(jí)CPS數(shù)學(xué)模型，一個(gè)包含N個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，M條數(shù)據(jù)支路的邊緣計(jì)算組，其關(guān)聯(lián)矩陣可表示為N×M矩陣A＝[a_ij]，公式如(1)所示，

其中，a_ij用來(lái)表征數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)i和數(shù)據(jù)支路j的關(guān)聯(lián)關(guān)系，符號(hào)代表信息流動(dòng)方向，a_ij為負(fù)表示信息流向數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)i，a_ij為正表示信息流出數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)i，a_ij為零表示數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)i和數(shù)據(jù)支路j不相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云邊協(xié)同的配電物聯(lián)網(wǎng)CPS管控方法，其特征是，所述對(duì)多個(gè)協(xié)同運(yùn)行的單元級(jí)CPS數(shù)學(xué)模型進(jìn)行組合構(gòu)成CPS統(tǒng)一計(jì)算模型，包括：

1)系統(tǒng)中所有邊緣計(jì)算組按系統(tǒng)建模方法建立協(xié)同計(jì)算模型，如式(4)；

其中，A_S表示第S個(gè)邊緣計(jì)算組構(gòu)建的單元級(jí)CPS模型，S是全網(wǎng)CPS包含單元計(jì)算模型的個(gè)數(shù)；B表示S個(gè)邊緣計(jì)算組在協(xié)同計(jì)算模型構(gòu)建過(guò)程中產(chǎn)生的增補(bǔ)矩陣；

2)將云計(jì)算數(shù)據(jù)中心視為數(shù)據(jù)池節(jié)點(diǎn)，核心網(wǎng)視為數(shù)據(jù)支路，則包含云計(jì)算數(shù)據(jù)中心和核心網(wǎng)在內(nèi)的全網(wǎng)CPS統(tǒng)一計(jì)算模型，如式(5)；

其中，A′_CG的表達(dá)式如式(6)，

其中，核心網(wǎng)絡(luò)有W條數(shù)據(jù)支路，單元協(xié)同模型共有X個(gè)節(jié)點(diǎn)，A′_CG為(X+1)×W階矩陣。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于云邊協(xié)同的配電物聯(lián)網(wǎng)CPS管控方法，其特征是，所述增補(bǔ)矩陣的計(jì)算過(guò)程為：

1)將兩個(gè)單元級(jí)CPS數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和支路進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)；其中一個(gè)模型的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)編號(hào)為1～N，數(shù)據(jù)支路編號(hào)為1～M，單元矩陣模型為另一模型的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)編號(hào)為N+1～N+P，數(shù)據(jù)支路編號(hào)為M+1～M+Q，單元矩陣模型為

2)協(xié)同模型建立過(guò)程中，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)不會(huì)發(fā)生變化，但組間數(shù)據(jù)交換會(huì)使數(shù)據(jù)支路增加；設(shè)新增r條支路，則產(chǎn)生的增補(bǔ)矩陣B^I×r為式(2)，

其中，N+P＝I，M+Q+1＝J，M+Q+r＝K，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)編號(hào)為1～I(xiàn)，數(shù)據(jù)支路編號(hào)為J～K。