【摘要】：主動(dòng)配電網(wǎng)支撐著分布式能源、儲(chǔ)能設(shè)施和主動(dòng)負(fù)荷的廣泛接入,實(shí)現(xiàn)了能量流和信息流的高度融合控制,也是信息物理高度融合的智能化基礎(chǔ)設(shè)施。隨著主動(dòng)配電網(wǎng)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量和計(jì)算量急劇增加,帶來了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、云端計(jì)算和傳輸帶寬壓力。傳統(tǒng)的云計(jì)算模式難以保證數(shù)據(jù)分析、處理與響應(yīng)的實(shí)時(shí)性,致使信息流處理的非實(shí)時(shí)性直接影響到了能量流的穩(wěn)定性與控制的可靠性。針對以上問題,本論文開展了基于邊緣計(jì)算的主動(dòng)配電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)研究。首先,分析了主動(dòng)配電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)架構(gòu)特征模型,結(jié)合主動(dòng)配電網(wǎng)各層次信息交互、互聯(lián)互通與泛在感知的需求設(shè)計(jì)了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的主動(dòng)配電網(wǎng)邏輯協(xié)議模型;其次,分析了邊緣計(jì)算技術(shù)、主動(dòng)配電網(wǎng)和CPS的相似之處和融合方式,并參考PTN網(wǎng)絡(luò)的PE-P-CE結(jié)構(gòu),提出了基于邊緣計(jì)算的PTN架構(gòu)的主動(dòng)配電網(wǎng)物理模型;再次,針對主動(dòng)配電網(wǎng)對實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求,提出了主動(dòng)配電網(wǎng)邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同模型,并通過用電數(shù)據(jù)分析和電動(dòng)汽車充電站的負(fù)荷預(yù)測兩個(gè)算例,驗(yàn)證了基于邊緣計(jì)算的主動(dòng)配電網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)邊緣節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)及處理數(shù)據(jù)的本地優(yōu)化,能很好地提高處理效率,保證數(shù)據(jù)分析與處理的實(shí)時(shí)性以及負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性;最后,針對主動(dòng)配電網(wǎng)存在設(shè)備廠家多、缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),配網(wǎng)配變監(jiān)測終端本身拓展難度大的問題,構(gòu)建了基于邊緣計(jì)算的分層自治協(xié)同的主動(dòng)配電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)管控模型,并圍繞邊緣計(jì)算對業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性、應(yīng)用智能等的關(guān)鍵需求,提出了基于邊緣計(jì)算CROSS指標(biāo)管控模型評價(jià)體系,并進(jìn)一步構(gòu)建了基于邊緣計(jì)算和SDN的主動(dòng)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM76;TN929.5
【圖文】：

系架構(gòu)及文獻(xiàn)［４４］提出的微電網(wǎng)ＣＰＳ體系架構(gòu)，結(jié)合主動(dòng)配電網(wǎng)特征，將主動(dòng)配逡逑電網(wǎng)ＣＰＳ抽象為具有深度交互網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建了主動(dòng)配電網(wǎng)ＣＰＳ體系架構(gòu)，逡逑如圖２－１所示。逡逑信息中心逡逑■邐？邐令邋￣￣逡逑Ｉ邋｜全局控制邐Ｉ邐｜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)逡逑Ｉ邐中心邐丨邐—￣＾逡逑丨邐Ｉ邐，上、．、邐，邐＾逡逑！丨執(zhí)行“邐＇邋ＣＰＳｎｅｔ邋＂邋＞—｜逡逑！邐邐！邐｜邐計(jì)算系統(tǒng)邐ｉ逡逑網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)卜＞邋執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)逡逑傳感器節(jié)點(diǎn)ｃｐｓｎｅｔ局域網(wǎng)、ｆ邐ｒ￣逡逑￣￣？￣￣＾邐ｖ￣「 N ＿丨逡逑：邐—；邐局部控制逡逑Ｉ邐傳感器節(jié)點(diǎn)邐—＊—Ｉ邐中心逡逑—１邐傳感器節(jié)點(diǎn)邐邐逡逑ｉ邐／邐＼邐？逡逑＿｝邐Ｖ邐逡逑Ｉ邐！邋Ｉ邐邋邋邋邋１逡逑！邐Ｉ邐儲(chǔ)能裝置邐敏感負(fù)荷邐￣￣；￣￣邐｜逡逑／邐１邋衣里１邐—用戶從逡逑邐一分布式電源｜邐Ｉ逡逑｜邋夕網(wǎng)！逡逑智能家電／｜邐Ｉ逡逑柔性負(fù)荷ＩＩ普通負(fù)荷｜｜可再生能源１１智能樓宇Ｉ逡逑物理設(shè)備逡逑！邐Ｉ逡逑＜邐？邋？

及支持網(wǎng)絡(luò)與安全策略協(xié)同方面的需求，也將有助于實(shí)現(xiàn)ＯＩＣＴ向ＤＴ邋（Ｄａｔａ逡逑Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）的轉(zhuǎn)變，并最終為ＡＴ邋（Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）的數(shù)字化和智能化逡逑控制服務(wù)。具體如圖２－３所示。逡逑ＡＴ邐互聯(lián)網(wǎng)＋邐＇－逡逑ｉ．邊接}0邐／大數(shù)據(jù)逡逑ｉ邋２．邋３Ｃ邋技術(shù)＼邐／逡逑圖２－３邋０丨ＣＴ融合中邊緣計(jì)算的定位逡逑２．４．２邊緣計(jì)算、ＣＰＳ與主動(dòng)配電網(wǎng)三者關(guān)系分析逡逑德國“工業(yè)４．０”的核心是ＣＰＳ，是在物理系統(tǒng)中嵌入計(jì)算與通信模塊對物逡逑理世界進(jìn)行實(shí)時(shí)感知１」控制Ｉ４９１。而作為在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融逡逑合了網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的邊緣計(jì)算，顯然又是ＣＰＳ的核心１５（）１，逡逑因此邊緣計(jì)算＂丨被看作是Ｉ：業(yè)４．０核心之核心。針對ＣＰＳ對實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析和智逡逑能化處理的需求｜５＼邋４通過ＣＰＳ的邊緣計(jì)算，使數(shù)據(jù)在Ｍ絡(luò)邊緣側(cè)就能解決。逡逑對實(shí)時(shí)、短周期數(shù)據(jù)的分析是邊緣計(jì)算的重要研究方向，邊緣計(jì)算具有安全、快逡逑Ｈ逡逑

結(jié)合數(shù)據(jù)中心云計(jì)算與邊緣計(jì)算兩項(xiàng)技術(shù)，通過對模型的分析，說明云逡逑計(jì)算和邊緣計(jì)算是如何協(xié)同提供優(yōu)化服務(wù)的。本文提出的邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同逡逑應(yīng)用模型如圖３－２所示。逡逑邐卿藤}沐邋五義夏Ｐ透洛危苠澹苠義希桑懾文Ｐ透洛義希櫳癱澹志橄路ⅲ�、辶x弦槐摺灰弧狽、逡逑、、＞邐邐邋一’邋？邐一邋一邋’逡逑用電信息采集邐負(fù)荷預(yù)測逡逑圖３－２邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)Ｍ應(yīng)州模型逡逑１７逡逑

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