(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210610691.1 (22)申请日 2022.05.31 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114696468 A (43)申请公布日 2022.07.01 (73)专利权人 南方电网数字电网研究院有限公 司 地址 510700 广东省广州市黄埔区中新广 州知识城 亿创街1号 406房之86 专利权人 威胜信息技 术股份有限公司 　 天津大学 (72)发明人 李鹏　习伟　蔡田田　肖林松　 李立浧　姚浩　李鹏　张齐　 邓清唐　李君　陈波　杨英杰　 许健　(74)专利代理 机构 华进联合专利商标代理有限 公司 44224 专利代理师 潘宏洲 (51)Int.Cl. H02J 13/00(2006.01) H02J 3/00(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02H 7/26(2006.01) G06F 9/50(2006.01) H04L 67/125(2022.01) (56)对比文件 CN 111564902 A,2020.08.21 US 202013 6906 A1,2020.04.3 0 审查员 韩敏 (54)发明名称 数字配电网边 缘计算控制装置及方法 (57)摘要 本申请涉及一种数字配电网边缘计算控制 装置及方法， 装置包括边缘侧纵向多核多操作系 统横向分层的多业务协同软硬件平台； 多业务协 同软硬件平台包括纵向上在多核计算芯片划分 的多个操作系统， 横向上每个操作系统配置有硬 件层、 内核层、 支撑层和应用层， 且各操作系统的 内核层、 支撑层和应用层均独立设置。 结合各类 业务数据实现多业务协同的智能监测与就地智 能控制， 实现监测、 保护、 控制、 计量、 PMU五大业 务的就地智能与协调处理， 可灵活配置软硬件实 现多样化的数字电网边缘计算与控制场景需求， 有效提高适用范围， 为各类业务的应用提供了安 全、 可靠的运行环境， 提高了装置功能的可扩展 性以及硬件资源 有效利用率。 权利要求书2页 说明书15页 附图4页 CN 114696468 B 2022.09.09 CN 114696468 B 1.一种数字配电网边缘计算控制装置， 其特征在于， 所述装置结合各类业务数据实现 多业务协同的智能监测与就地智能控制， 所述装置包括边缘侧纵向多核多操作系统横向分 层的多业务协同软硬件平台； 所述多业务协同软硬件平台包括纵向上在多核计算芯片划分 的多个操作系统， 横向上每个所述操作系统配置有硬件层、 内核层、 支撑层和 应用层， 且各 所述操作系统的内核层、 支撑层和应用层均独立设置； 所述多业务协同软硬件平台的软件 平台提供 标准接口及系统服 务； 所述硬件层包括所述多核计算芯片和模块化设计的各类通用硬件接口， 所述多核计算 芯片包括 实时核和非实时核， 所述多核计算芯片划分的各操作系统之 间通过核间通信方式 进行数据交互； 各操作系统通过容器运行业务应用， 并通过数据中心、 设备中心相互共享数 据与资源； 所述内核层包括操作系统内核和文件系统， 用于任务调度、 内存管理、 网络管理、 设备 管理、 进程管理、 进程间通信及核间通信； 所述支撑层包括硬件抽象层、 系统支撑层和业务支撑层， 所述硬件抽象层用于提供统 一的标准化设备接口服务， 所述系统支撑层用于为应用层提供系统支撑服务， 所述业务支 撑层用于为应用层提供业 务支撑； 所述应用层根据所述支撑层提供的系统服务和业务支撑， 运行监测、 保护、 控制、 计量 和PMU业务应用； 所述计算控制装置基于所述多业务协同软硬件平台实现多业务协同的智能监测与就 地智能控制功能， 包括就地电压控制、 新能源并网控制、 故障自愈控制、 配变监测控制和精 益线损监测； 所述业务支撑层包括数据中心模块、 设备管理中心模块和共享数据库， 所述共享数据 库用于存储业务数据， 所述数据中心模块用于对应用访问进 行协调控制以及对共享数据库 进行数据管理， 所述设备管理中心模块用于对硬件设备进行管理、 对应用访问进行协调控 制以及分配硬件设备的应用归属； 所述数据中心模块对应用访问进行权限控制和冲突解 决， 协调处理多业务多应用并发访问； 所述设备管理中心模块对应用访问进行优 先级仲裁、 权限控制和冲突解决控制， 协调处理多业务多应用并发访问硬件设备； 所述实时核运行 的 操作系统的业务数据通过核间通信方式发送给所述非实时核运行的操作系统中相 应的管 理应用， 所述管理应用通过所述系统支撑层的消息总线访问所述数据中心模块， 将业务数 据存到所述共享数据库。 2.根据权利要求1所述的数字配电网边缘计算控制装置， 其特征在于， 所述实时核为2 个实时核， 所述 非实时核为4个非实时核； 其中， 所述 实时核的实时性高于所述 非实时核， 所 述非实时核的计算能力高于所述 实时核； 所述多核计算芯片采用AMP为主、 S MP结合的方式， 将2个实时核和4个非实时核划分为4个操作系统， 其中2个非实时核运行的非实时操作系 统， 运行安全 Ⅰ区非实时相关应用， 另外2个非实时核运行的非实时操作系统， 运行安全II区 非实时相关应用； 其中1个实时核运行 的操作系统运行保护控制相关实时业务， 另1个实时 核运行的操作系统运行PMU相关实时业 务。 3.根据权利要求2所述的数字配电网边缘计算控制装置， 其特征在于， 所述安全 Ⅰ区与 所述安全II区的各业务之间采用容器技术实现逻辑隔离； 所述安全 Ⅰ区与所述安全II区的 操作系统之 间通过设定的数据中心互联接口或 内核层共享内存接口实现底层数据交互； 同权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114696468 B 2一安全区内通过设定的数据中心互联接口实现数据共享。 4.根据权利要求1所述的数字配电网边缘计算控制装置， 其特征在于， 各操作系统 的业 务应用还通过 所述消息总线 进行应用间数据协同。 5.根据权利要求4所述的数字配电网边缘计算控制装置， 其特征在于， 所述消息总 线为 MQTT消息总线， 所述核间通信方式包括共享内存、 邮箱和虚拟网卡中的至少一种。 6.根据权利要求1所述的数字配电网边缘计算控制装置， 其特征在于， 所述应用层包括 监测、 保护、 控制、 计量、 P MU五大类业务应用， 根据业务类型分别在不同操作系统、 不同容器 中部署相 应业务应用， 各业务应用在各自容器中其对应的内存、 文件系统以及私有设备均 相互隔离 。 7.根据权利要求1所述的数字配电网边缘计算控制装置， 其特征在于， 所述多核计算芯 片采用软IP与硬IP结合的方式实现电力专用IP,  采用软IP特性对不同业务特有需求数据 进行灵活配置,采用硬IP特性实现各类业 务基础数据进行高效采集。 8.根据权利要求1 ‑7任意一项所述的数字配电网边缘计算控制装置， 其特征在于， 所述 计算控制装置基于硬件的模块化设计， 软件的APP化部署， 具有根据应用场景定制软件功 能， 根据软件功能定义硬件接口模块的特 征。 9.根据权利要求1 ‑7任意一项所述的数字配电网边缘计算控制装置， 其特征在于， 所述 计算控制 装置的就地电压控制 包括： 融合本地PMU量测数据、 计量数据以及监测数据， 进行 分布式光伏和负荷的出力预测， 根据分布式光伏和负荷的出力预测的结果进 行就地电压控 制输出， 实现对电压的多业 务协同就 地智能控制； 所述计算控制装置的新能源并网控制包括： 基于边缘侧PMU量测数据、 监测数据形成的 多源历史数据， 对本地分布式能源和负荷进行预测， 根据本地分布式能源和负荷预测的结 果控制并 网开关， 实现对本地 新能源并 网的就地智能控制； 所述计算控制装置的故障自愈控制包括： 运用5G通信技术， 采用通用边边通信协议传 递各边缘端模拟量及开关量信号， 并依靠基于B码/GPS对时的插值同步技术进行边边数据 协同， 实现基于边 边数据协同的智能分布式馈线自动化、 配电网5G差动保护功能； 所述计算控制装置的配变监测控制包括： 融合配变中低压侧的保护数据及监测数据， 进行配变差动保护， 以及结合保护数据与环境 监测数据对配 变进行智能监测； 所述计算控制装置的精益线损监测包括： 融合配变 高低两侧的计量数据、 监测数据， 对 含配变在内的中低压系统进行融合状态智能监测。 10.一种数字配电网边缘计算控制方法， 其特征在于， 基于权利要求1 ‑9任意一项所述 的数字配电网边缘计算控制装置实现， 该方法包括： 基于多业务协同软硬件平台实现多业 务协同的智能监测与就地智能控制功能， 包括就地电压控制、 新能源并网控制、 故障自愈控 制、 配变监测控制和精益线损监测。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114696468 B 3