一种基于边缘计算的电网数据处理方法及系统与流程

本发明涉及边缘计算，尤其涉及一种基于边缘计算的电网数据处理方法及系统，用于在智能电网场景下提供了安全有效的数据聚合方案，提供电网通信过程的可靠性与实时性。

背景技术：

1、智能电网的配网运行时会产生大量的运行数据，包括10kv母线电压数据、配网出口电压数据等，传统依靠人工巡线方式校验配网线变关系正确性，但是配网具有如下两个特点：一方面配网资产多，台区数量多，依靠人工巡线方式校验线变关系，耗时、耗力且效果不好，尤其是对于城市配电网，大量敷设地下电缆，无法通过人工巡线方式校验线变关系；另一方面，配网线变关系是动态变化的，为降低网损、均衡负荷、提高可靠性，需要对配网拓扑结构进行调整，导致线变关系发生变化，显然依靠人工方式难以保障实时性。

2、配网线变关系是动态变化的，具有相当大的灵活性，为了满足这种灵活性，电网必须更加精确地预测供求变化，在聚合级别以及单个组件级别下实时做出智能控制决策，有效地分配来自各种能源的发电量。然而，伴随着智能电网的发展，智能电网的数据呈现指数级增长，可以预见未来电网云端难以高效实时处理如此大规模的数据，造成对电力的精准预测难以满足实时性要求。为了解决上述问题，本发明提供了一种基于边缘计算的电网数据处理方法及系统，将云计算以及边缘计算的架构与智能电网相融合，通过边缘计算将传统云计算范式的计算能力扩展到网络边缘，就近提供服务，从而减轻云端的计算和带宽压力。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于边缘计算的电网数据处理方法及系统，用于在智能电网场景下提供了安全有效的数据聚合方案，提高电网通讯过程的可靠性与实时性。

2、本发明通过下述技术方案实现：一种基于边缘计算的电网数据处理方法，包括以下步骤：

3、步骤s1，在应用层中使用监测单元监测智能电网获取电网数据；

4、步骤s2，在云服务中心层使用数据分析单元对所述电网数据进行数据分析，获取电网数据中的异常的电网数据；

5、步骤s3，将所述正常的电网数据和异常的电网数据存入数据库中；

6、步骤s4，使用密度峰值聚类算法处理异常的电网数据，并在数据库中更新；

7、步骤s5，在边缘计算层使用边缘服务器对所述数据库中的电网数据进行加密处理，并发送至终端设备层。

8、为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤s1包括：

9、使用所述监测单元分析智能电网获得电网日线损负荷数据，所述线损负荷数据包括电压数据、电流数据、功率数据。

10、为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤s2包括：

11、使用皮尔逊相关系数计算不同线路之间全部变压器电压的关联性；

12、对运算获得的电压关联性特征实施列聚合操作，建立电压关联性统计矩阵；

13、建立变压器本身的电压数据统计值矩阵；

14、通过对应计算电压关联性统计矩阵和变压器本身的电压数据统计值矩阵推算出日线损详细信息，获取电网数据中的异常的电网数据。

15、为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤s3包括：

16、将正常的电网数据和异常的电网数据存储至数据库中的星际文件系统中。

17、为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤s4包括：

18、确定异常的电网数据中的对任意两个数据点xi和xj，计算它们之间的欧氏距离；

19、计算两个数据点xi和xj对应的局部密度ρi和ρj；

20、计算两个数据点xi和xj对应的最小距离值δi和δj；

21、选择类簇的中心点，获取聚类中心分配剩余点。

22、为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤s5包括：

23、边缘服务器使用边缘节点将电网划分为多个区域，每个区域由特定的边缘节点接收相应的监测单元监测到的智能电网的列表数据；

24、为每个列表数据分配唯一的标识符号，加密电网数据；

25、列表数据选择随机数，并计算密文；

26、列表数据选择时间戳，计算认证；

27、列表数据将唯一的标识符号、密文、时间戳、计算认证发送给边缘节点，完成数据加密。

28、本发明还提供了一种基于边缘计算的电网数据处理系统，包括应用层、云服务中心层、边缘计算层和终端设备层，其中：

29、应用层，用于使用监测单元监测智能电网获取电网数据；

30、云服务中心层，用于使用数据分析单元对所述电网数据进行数据分析，获取电网数据中的异常的电网数据，用于将所述正常的电网数据和异常的电网数据存入数据库中，用于使用密度峰值聚类算法处理异常的电网数据，并在数据库中更新；

31、边缘计算层，用于使用边缘服务器对所述数据库中的电网数据进行加密处理，并发送至终端设备层；

32、终端设备层，用于接收边缘计算层发送的加密的电网数据。

33、本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器和存储器；处理器中包括上述第二方面所记载的基于边缘计算的电网数据处理系统。

34、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括指令；当指令在上述第三方面所记载的电子设备上运行时，使得电子设备执行上述第一方面所记载的方法。

35、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

36、(1)本发明提供一种基于边缘计算的电网数据处理方法及系统，智能电网面临隐私威胁的复杂性和多样性，以及电网要求通信过程的可靠性与实时性，本发明在智能电网场景下提供了安全有效的数据聚合方案；

37、(2)本发明提供一种基于边缘计算的电网数据处理方法及系统，本发明能够提供电网通信过程的可靠性与实时性；

38、(3)本发明提供一种基于边缘计算的电网数据处理方法及系统，使用聚类算法避免使用各种模型，就能处理异常的电网数据。

技术特征：

1.一种基于边缘计算的电网数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的电网数据处理方法，其特征在于，所述步骤s1包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的电网数据处理方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的电网数据处理方法，其特征在于，所述步骤s3包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的电网数据处理方法，其特征在于，所述步骤s4包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的电网数据处理方法，其特征在于，所述步骤s5包括：

7.一种基于边缘计算的电网数据处理系统，其特征在于，包括应用层、云服务中心层、边缘计算层和终端设备层，其中：

8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器；所述处理器中包括如权利要求7所述的基于边缘计算的电网数据处理系统。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括指令；当指令在如权利要求8所述的电子设备上运行时，使得所述电子设备执行如权利要求1-6任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及边缘计算技术领域，公开了一种基于边缘计算的电网数据处理方法及系统，方法包括：在应用层中使用监测单元监测智能电网获取电网数据；在云服务中心层使用数据分析单元对电网数据进行数据分析，获取电网数据中的异常的电网数据；将正常的电网数据和异常的电网数据存入数据库中；使用密度峰值聚类算法处理异常的电网数据，并在数据库中更新；在边缘计算层使用边缘服务器对数据库中的电网数据进行加密处理，并发送至终端设备层。系统包括应用层、云服务中心层、边缘计算层和终端设备层。本申请还公开了一种电子设备及计算机可读存储介质。本发明用于在智能电网场景下提供安全有效的数据聚合方案。

技术研发人员：程卓,吉鎏,张建军,李江鑫,刘瑶,李芍洁,李倾城
受保护的技术使用者：四川中电启明星信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29