一种基于边缘计算的保护测控智能终端的制作方法

本发明涉及智能电网保护及自动化领域，具体而言，涉及一种基于边缘计算的保护测控智能终端。

背景技术：

目前国内的保护监控装置，主要是实现间隔设备保护监控，将保护监控设备联网，实现遥控、遥调、遥信、遥测等功能。随着物联技术、计算机技术、通信技术、电力行业技术发展及电气系统实际运行的需要，要求以高压电气设备间隔为基础，将与高压电气设备间隔有关的传感器接入，实现高压开关设备及电气系统运行数据汇总与智能分析，全面分析高压电气系统运行状况，并通过2g/4g/5g通信技术，将数据送向云端。目前，国内的保护监控装置没有按照不同细化功能进行分区隔离，没有融合高压开关机械特性分析、分合闸电流、局部放电分析、等人工智能分析功能；更没有保护动作后，利用保护动作数据去分析保护动作后的原因，没有将一次设备特性同其他数据结合分析。

技术实现要素：

本发明提供一种基于边缘计算的保护测控智能终端，用以解决上述现有技术中存在的至少一个问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于边缘计算的保护测控智能终端，其设于电力系统的一间隔内部，用于对间隔内部的高压电器设备进行保护监测，其特征在于，包括：第一cpu、第二cpu、串口、工业以太网接口、zigbee/lora模块接口、物联网卡以及视频接口，其中：

第一cpu为保护监控cpu，第二cpu用于控制边缘计算、通信、监控以及显示，第一cpu、第二cpu之间通过高速总线连接，

电压传感器、位置传感器、电流传感器通过串口与第一cpu连接，

局部放电传感器、开关机械特性传感器、触头温度传感器通过串口与第二cpu连接，

基于边缘计算的保护测控智能终端与一监控终端连接，

基于边缘计算的保护测控智能终端通过物联网卡与云端或移动设备中的app无线连接，

视频接口与视频采集设备连接，

基于边缘计算的保护测控智能终端内部的软件平台采用基于linuxedgexfoundry开放边缘计算平台，软件平台通过物联网协议、电气行业专有协议与基于边缘计算的保护测控智能终端进行通信，

基于边缘计算的保护测控智能终端内部划分有多个容器，每个容器分配有独立的计算资源和数据存储空间，计算资源包括内存资源、cpu资源和网络资源，容器之间不共享计算资源和数据存储空间，每个容器分别用于供其中一个应用程序使用，每个容器具有独立的运算与分析功能，每个应用程序均预先设定一访问权限，于云端将不同容器发送而来的数据进行汇总，以分析基于边缘计算的保护测控智能终端的运行状态，

应用程序包括局部放电分析应用程序、高压开关机构特性应用程序、保护监控数据分析应用程序以及综合分析应用程序，其中：

局部放电分析应用程序用于对高压开关一次设备放电进行监测，包括对放电激发产生的超声波信号和特高频电磁波信号进行监测，

高压开关机构特性应用程序用于对高压开关机构的机械特性、分合闸电流、电动机储能电流进行监测；

保护监控数据分析应用程序用于对电气元件及线路进行保护，包括变压器差动保护、变压器区内故障保护以及线路速断保护，变压器差动保护是由变压器匝间短路或其他短路而触发，线路速断保护是由相间短路或接地短路而触发，

综合分析应用程序用于接收局部放电分析应用程序、高压开关机构特性应用程序、保护监控数据分析应用程序发送而来的数据并对其进行综合判断与分析，以对基于边缘计算的保护测控智能终端的电气性能及对其可能发生的事故进行监测，综合分析应用程序进一步与云端或移动设备中的app连接。

在本发明的一实施例中，物联网卡为2g/3g/4g/5g物联网卡。

在本发明的一实施例中，每个容器对应其中一个传感器。

在本发明的一实施例中，基于边缘计算的保护测控智能终端与其间隔内的每一监测高压电器设备的传感器连接。

本发明提供的基于边缘计算的保护测控智能终端将边缘计算技术、物联网技术、信息技术、电气行业技术进行了有机结合，采用多通信、多接口模式，以高压电器设备为间隔对象，解决了面向间隔设备所有传感器数据采集的难题，能够对位于间隔内部的发电厂变配电站中所有设备进行保护监控，能够对高压开关设备传感器发送而来的数据进行采集、分析，并且能够进行进行边缘计算，实现了数据共享。通过对所有采集数据结合电力系统保护与控制技术、局部放电技术等进行分析以及将每个间隔内部的数据汇总至云端，实现了不同间隔设备数据集中与分析。本发明适用于发电厂、变配电站，能够实现电气设备保护、控制、计算及智能分析。本发明所采用的容器技术能够有效的将计算资源和数据进行隔离，进而保证服务的可靠性和服务质量。所有面向设备保护与监控轻量级算法均在基于边缘计算的保护测控智能终端完成，满足实时性的要求。数据送向云端后，不同间隔数据可以再集中分析，实现了大数据分析以及云边协调控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的基于边缘计算的保护测控智能终端的示意图；

图2为一实施例中容器与云端或移动设备协同工作的示意图。

附图标记说明：1-第一cpu；2-第二cpu；3-串口；4-工业以太网接口；5-zigbee/lora模块接口；6-物联网卡；7-视频接口；11-电压传感器；12-位置传感器；13-电流传感器；14-局部放电传感器；15-开关机械特性传感器；16-触头温度传感器；t-基于边缘计算的保护测控智能终端；m-监控终端；v-视频采集设备。

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付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为本发明一个实施例的基于边缘计算的保护测控智能终端的示意图，如图1所示，本发明提供的基于边缘计算的保护测控智能终端设于电力系统的一间隔内部，用于对间隔内部的高压电器设备进行保护监测，其特征在于，包括：第一cpu1、第二cpu2、串口3、工业以太网接口4、zigbee/lora模块接口5、物联网卡6以及视频接口7，其中：

第一cpu1为保护监控cpu，第二cpu2用于控制边缘计算、通信、监控以及显示，第一cpu、第二cpu之间通过高速总线连接，

电压传感器11、位置传感器12、电流传感器13通过串口3与第一cpu1连接，

局部放电传感器14、开关机械特性传感器15、触头温度传感器16通过串口3与第二cpu12连接，

基于边缘计算的保护测控智能终端基于边缘计算的保护测控智能终端t与一监控终端m连接，

基于边缘计算的保护测控智能终端t通过物联网卡6与云端或移动设备中的app无线连接，工业以太网接口4用于实现物联网卡6与外界的互联。

视频接口7与视频采集设备v连接，

基于边缘计算的保护测控智能终端t内部的软件平台采用基于linuxedgexfoundry开放边缘计算平台，软件平台通过物联网协议、电气行业专有协议与基于边缘计算的保护测控智能终端进行通信，

基于边缘计算的保护测控智能终端t内部划分有多个容器，每个容器分配有独立的计算资源和数据存储空间，计算资源包括内存资源、cpu资源和网络资源，容器之间不共享计算资源和数据存储空间，每个容器分别用于供其中一个应用程序使用，每个容器具有独立的运算与分析功能，每个应用程序均预先设定一访问权限，于云端将不同容器发送而来的数据进行汇总，以分析基于边缘计算的保护测控智能终端的运行状态，

应用程序包括局部放电分析应用程序、高压开关机构特性应用程序、保护监控数据分析应用程序以及综合分析应用程序，其中：

局部放电分析应用程序用于对高压开关一次设备放电进行监测，包括对放电激发产生的超声波信号和特高频电磁波信号进行监测，

高压开关机构特性应用程序用于对高压开关机构的机械特性、分合闸电流、电动机储能电流进行监测；

保护监控数据分析应用程序用于对电气元件及线路进行保护，包括变压器差动保护、变压器区内故障保护以及线路速断保护，变压器差动保护是由变压器匝间短路或其他短路而触发，线路速断保护是由相间短路或接地短路而触发，

综合分析应用程序用于接收局部放电分析应用程序、高压开关机构特性应用程序、保护监控数据分析应用程序发送而来的数据并对其进行综合判断与分析，以对基于边缘计算的保护测控智能终端的电气性能及对其可能发生的事故进行监测，综合分析应用程序进一步与云端或移动设备中的app连接。

本发明中，每个间隔设置一个基于边缘计算的保护测控智能终端，从而可以根据实际实施时间隔的数目设置基于边缘计算的保护测控智能终端的总数目，于每个间隔内按照实际需要划分容器的个数，图2为一实施例中容器与云端或移动设备协同工作的示意图，如图2所示，其中的第1、2、n个容器分别对应间隔内的局部放电传感器、机构特性传感器和电流电压传感器，为以上传感器分别分配一个容器进行边缘计算，第1～n个容器边缘计算的结果进一步汇总至第n+1个容器，之后上传至云端或app中，各间隔之间同样可以进行数据的互联互通。

在本实施例中，物联网卡6为2g/3g/4g/5g物联网卡，每个容器对应其中一个传感器，可以根据需要监控的传感器的数目设置容器的数目，基于边缘计算的保护测控智能终端t与其间隔内的每一监测高压电器设备的传感器连接。

本发明采用了多个cpu的技术方案，本实施例以两个cpu为例进行了说明，在其他实施例中，可以根据实际监控的高压电器设备的数目和传感器等的数目扩充cpu的数目，以在资源上满足使用要求，每个cpu分别设定有确定的处理功能，保证cpu之间功能的独立，cpu之间通过高速总线实现互联互通，实现数据的交互。在其他实施例中，还可以根据实际需求扩充其他类型的接口，以实现更多设备的监控，将被监控设备、传感器等感测到的数据汇总后进一步发送至云端或移动设备，以便于进一步处理、分析。

本发明中的容器体现了容器隔离技术(简称容器技术)，充分应用了容器技术的特点，容器技术是支撑边缘计算稳健发展的重要研究技术，边缘设备需要通过有效的隔离技术保证服务的可靠性和服务质量。容器隔离技术需要考虑两方面，一是计算资源的隔离，对应用程序使用的资源总量进行限制，各个应用程序仅能使用分配到的内存、中央处理器(centralprocessingunit，cpu)和网络资源。计算资源隔离使得各个应用程序不会因为资源越界而产生干扰，同时便于系统统计应用程序的资源使用情况和进行应用状态控制，如暂停、恢复、中断等。二是数据的隔离，即不同应用程序应具有不同的访问权限。

边缘计算中docker容器技术是保证资源隔离。容器化是一种通过将应用程序封装，在容器中实现细粒度资源控制和隔离的技术，能够实现轻量化编程；容器隔离技术使得应用程序具有轻量、灵活、启动速度快的特点，容易实现统弹性。

本发明提供的基于边缘计算的保护测控智能终端将边缘计算技术、物联网技术、信息技术、电气行业技术进行了有机结合，采用多通信、多接口模式，以高压电器设备为间隔对象，解决了面向间隔设备所有传感器数据采集的难题，能够对位于间隔内部的发电厂变配电站中所有设备进行保护监控，能够对高压开关设备传感器发送而来的数据进行采集、分析，并且能够进行进行边缘计算，实现了数据共享。通过对所有采集数据结合电力系统保护与控制技术、局部放电技术等进行分析以及将每个间隔内部的数据汇总至云端，实现了不同间隔设备数据集中与分析。本发明适用于发电厂、变配电站，能够实现电气设备保护、控制、计算及智能分析。本发明所采用的容器技术能够有效的将计算资源和数据进行隔离，进而保证服务的可靠性和服务质量。所有面向设备保护与监控轻量级算法均在基于边缘计算的保护测控智能终端完成，满足实时性的要求。数据送向云端后，不同间隔数据可以再集中分析，实现了大数据分析以及云边协调控制。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。