基于边缘计算的低压户表停电故障告警装置及方法与流程

本发明涉及配电监测技术领域，具体涉及基于边缘计算的低压户表停电故障告警装置及方法。

背景技术：

配电台区是城市和农村供电的载体，配电台区的稳定性和安全性，直接关系到企业和千家万户的供电安全，具有重要的经济价值和社会意义。在早期电网建设时，更加重视的环节是发电和输电，配电台区往往被轻视。近些年国家为配网投入了大量资金进行城网和农网改造，改造了大量线路、开关和变压器等，从硬件方面对配电台区进行了升级。但目前低压户表的监测、控制和管理一直处于监管“盲区”，主要在以下方面问题：

1.低压户表停电故障处于监管盲区，无法及时掌握低压配网运行状态。目前运检部监测低压配电网数据来源于用电信息采集系统，监测设备只有配电变压器，且数据延迟2天。低压用户停电缺乏主动感知手段，只能通过用户故障报修被动获取，制约着客户服务水平进一步提升；低压配网线路缺陷异常只能通过人工现场巡视查找，现有人员力量难以满足巡视要求，存在不坏不修的问题。

2.低压用户故障处理及时率低、客户投诉较多。配电运维人员在故障抢修时，经常出现低压配电网故障发现不及时，故障定位不准确等问题，造成用户报修后，低压配电网故障处理及时率低和用户投诉。

目前配电网投资决策评估方法技术主要为智能电表电压判断法和停电事件上报技术两种，其主要缺点包括：

1、智能电表电压判断法，通过判断智能电表的电压，来推断智能电表是否停电；

当前，通过用电信息采集集中器轮巡用户的智能电表，智能电表的表后出现故障时，用电信息采集集中器轮巡到电压为0，判断为停电，但此种方式一是用电信息采集集中期轮巡周期长，需2个小时才能判断是否停电；二是只能判断表后故障，表前出现故障后，智能电表停电，不能进行数据传输。

2、停电事件主动上报

澳大利亚采用智能电表停电事件主动上报的技术来进行判断，在停电后60秒内利用高速双模通信单元中的超级电容对通信单元进行供电并利用微功率无线互联互通扩展协议中的扩展部分由通信单元生成智能电能表的停电事件进行主动上报。集中器的停上电事件上报至主站后，后段主站进行故障研判，判断出全台区停电、某相停电、或单户停电。

但这种产品在大规模应用时，主站系统将收到大量的户表停电信息，将造成主站系统信息拥堵，主站故障研判能力大幅下降，甚至有主站宕机的可能，此架构不适合规模化应用。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的技术问题，本发明提供了基于边缘计算的低压户表停电故障告警装置及方法。本发明通过在本地进行数据的边缘计算，得到停电类型并将其发送给主站，减少主站并发压力，避免主站因并发数据量大造成宕机。

本发明通过下述技术方案实现：

基于边缘计算的低压户表停电故障告警装置，该告警装置包括数据采集装置和边缘计算控制装置；其中，所述数据采集装置用于采集低压用户电能表停电后发出的停电事件数据并将其发送给边缘计算控制装置；所述边缘计算控制装置用于对接收到的停电事件数据进行本地边缘计算，得到停电故障类型数据并将其发送给主站。

优选的，所述数据采集装置包括三相采集装置，每相采集装置均包括依次连接的监测单元、处理单元和传输单元；其中，分别采用三相采集装置的监测单元采集低压用户电能表停电后对应单相发出的停电事件数据，然后分别通过各自的处理单元对停电事件数据进行数字化处理，并将处理后的数据通过传输单元传送给边缘计算控制装置。本发明利用三相采集装置采集低压用户电能表停电后发出的停电事件数据，并对采集的数据进行数字化处理，再将其传输给边缘计算控制装置进行本地处理。

优选的，所述边缘计算控制装置包括高速载波传输单元、合并单元、处理单元、边缘计算单元、gprs传输单元和定位/时钟单元；所述高速载波传输单元、合并单元、处理单元、边缘计算单元、gprs传输单元依次连接，所述定位/时钟单元与处理单元连接；通过高速载波传输单元接收数据采集装置发送的停电事件数据并将其传输给合并单元，由合并单元收集配电台区侧的所有用户电能表停电事件数据，并按照拓扑结构将停电数据进行分类；然后将分类后的数据传输给处理单元，由处理单元控制定位/时钟单元，对所有电能表的停电时间进行时钟校对，使得低压用户电能表上传的时间戳一致；再将校对后的数据传输给边缘计算单元，由边缘计算单元对所有低压用户电能表停电事件进行本地边缘计算，得到停电故障类型；最后将计算结果通过gprs传输单元发送给主站。本发明采用边缘计算控制装置直接在配电台区本地侧进行数据合并以及处理，效率高、速度快且传输结果数据少，大大提高了监测效率和可靠性且减轻了主站计算压力。

优选的，停电故障类型包括配电台区停电、单向停电、表箱停电或单户停电。

优选的，该告警装置还包括电源装置，所述电源装置用于为所述数据采集装置和边缘计算控制装置供电。

优选的，所述电源装置包括供电单元和备用电源单元；所述供电单元为交流电源，实现对数据采集装置和边缘计算控制装置供电；所述备用电源单元采用超级电容。

另一方面，本发明还提出了基于边缘计算的低压户表停电故障告警方法，该告警方法包括：

步骤s1，通过数据采集装置采集低压用户电能表停电后发出的停电事件数据并将其发送给边缘计算控制装置；

步骤s2，通过边缘计算控制装置对接收到的停电事件数据进行本地边缘计算，得到停电故障类型数据并将其发送给主站。

优选的，所述数据采集装置包括三相采集装置，每相采集装置均包括依次连接的监测单元、处理单元和传输单元；所述步骤s1具体包括：

步骤s11，分别采用三相采集装置的监测单元采集低压用户电能表停电后对应单相发出的停电事件数据；

步骤s12，分别通过各自的处理单元对停电事件数据进行数字化处理，并将处理后的数据通过传输单元传送给边缘计算控制装置。

优选的，所述边缘计算控制装置包括高速载波传输单元、合并单元、处理单元、边缘计算单元、gprs传输单元和定位/时钟单元；所述高速载波传输单元、合并单元、处理单元、边缘计算单元、gprs传输单元依次连接，所述定位/时钟单元与处理单元连接；所述步骤s2具体包括：

步骤s21，通过高速载波传输单元接收数据采集装置发送的停电事件数据并将其传输给合并单元；

步骤s22，由合并单元收集配电台区侧的所有用户电能表停电事件数据，并按照拓扑结构将停电数据进行分类，并将分类后的数据传输给处理单元；

步骤s23，由处理单元控制定位/时钟单元，对所有电能表的停电时间进行时钟校对，使得低压用户电能表上传的时间戳一致，并将校对后的数据传输给边缘计算单元；

步骤s24，由边缘计算单元对所有低压用户电能表停电事件进行本地边缘计算，得到停电故障类型并将其通过gprs传输单元发送给主站。

优选的，该告警方法采用电源装置分别为边缘计算控制装置和数据采集装置供电。

本发明具有如下的优点和有益效果：

本发明利用三相监测单元采集低压户表停电后发出的停电事件数据，按自动生成的户-相-变拓扑关系结构进行停电时间归类，将同一树形结构的电表停电信息归类到本节点，利用时钟校对技术，确保所有电表停电时间的时间戳一致。相较于现有技术，本发明在本地进行数据的边缘计算，研判出全台区停电、单相停电、表箱停电、单户停电等不同的停电类型，再将结果数据发送给主站，便于用户或配抢工作人员及时作出应急措施；且减少主站程序并发压力，避免主站因并发数据量大造成宕机。本发明在配电台区本地侧进行数据整合处理，大大提高了监测效率和可靠性，同时减轻了主机计算压力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的装置结构原理框图。

图2为本发明的户-相-变拓扑结构图。

图3为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提供了基于边缘计算的低压户表停电故障告警装置，该告警装置包括数据采集装置和边缘计算控制装置。

其中，所述数据采集装置用于采集低压用户电能表停电后发出的停电事件数据并将其发送给边缘计算控制装置；所述边缘计算控制装置用于对接收到的停电事件数据进行本地边缘计算，得到停电故障类型数据并将其发送给主站。

本实施例利用三相采集装置采集低压用户电能表停电后发出的停电事件数据，并对采集的数据进行数字化处理，再将其传输给边缘计算控制装置进行本地处理。如图1所示，数据采集装置包括三相采集装置，每相采集装置均包括依次连接的监测单元、处理单元和传输单元；其中，分别采用三相采集装置的监测单元采集低压用户电能表停电后对应单相发出的停电事件数据，然后分别通过各自的处理单元对停电事件数据进行数字化处理，并将处理后的数据通过传输单元传送给边缘计算控制装置。

本实施例采用边缘计算控制装置直接在配电台区本地侧进行数据合并以及处理，效率高、速度快且传输结果数据少，大大提高了监测效率和可靠性且减轻了主站计算压力。如图1所示，边缘计算控制装置包括高速载波传输单元、合并单元、处理单元、边缘计算单元、gprs传输单元和定位/时钟单元；所述高速载波传输单元、合并单元、处理单元、边缘计算单元、gprs传输单元依次连接，所述定位/时钟单元与处理单元连接；通过高速载波传输单元接收数据采集装置发送的停电事件数据并将其传输给合并单元，由合并单元收集配电台区侧的所有用户电能表停电事件数据，并按照拓扑结构(如图2所示的户-相-变拓扑关系结构，其中，n为大于等于1的正整数)将停电数据进行分类；然后将分类后的数据传输给处理单元，由处理单元控制定位/时钟单元，对所有电能表的停电时间进行时钟校对，使得低压用户电能表上传的时间戳一致；再将校对后的数据传输给边缘计算单元，由边缘计算单元对所有低压用户电能表停电事件进行本地边缘计算，得到停电故障类型(配电台区停电、单相停电、表箱停电、单户停电等不同的停电类型)；最后将计算结果通过gprs传输单元发送给主站，便于用户或配抢人员能够及时作出相应。

本实施例中，该告警装置还包括电源装置，所述电源装置用于为所述数据采集装置和边缘计算控制装置供电。所述电源装置包括供电单元和备用电源单元；所述供电单元为交流电源，采用桥式整流电路，用于对数据采集装置和边缘计算控制装置供电；所述备用电源单元采用超级电容充电，停电时，交流电源模块失去供电能力，超级电容释放存储电能，保持装置工作。

实施例2

基于上述实施例1提出的基于边缘计算的低压户表停电故障告警装置，本实施例提出了相应的基于边缘计算的低压户表停电故障告警方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤s1，通过数据采集装置采集低压用户电能表停电后发出的停电事件数据并将其发送给边缘计算控制装置。

步骤s21具体包括：

步骤s11，分别采用三相采集装置的监测单元采集低压用户电能表停电后对应单相发出的停电事件数据；

步骤s12，分别通过各自的处理单元对停电事件数据进行数字化处理，并将处理后的数据通过传输单元传送给边缘计算控制装置。

步骤s2，通过边缘计算控制装置对接收到的停电事件数据进行本地边缘计算，得到停电故障类型数据并将其发送给主站。

步骤s2具体包括：

步骤s21，通过高速载波传输单元接收数据采集装置发送的停电事件数据并将其传输给合并单元；

步骤s22，由合并单元收集配电台区侧的所有用户电能表停电事件数据，并按照拓扑结构将停电数据进行分类，并将分类后的数据传输给处理单元；

步骤s23，由处理单元控制定位/时钟单元，对所有电能表的停电时间进行时钟校对，使得低压用户电能表上传的时间戳一致，并将校对后的数据传输给边缘计算单元；

步骤s24，由边缘计算单元对所有低压用户电能表停电事件进行本地边缘计算，得到停电故障类型并将其通过gprs传输单元发送给主站。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。