[发明专利]面向区域电网CPS稳定控制的边缘计算优化配置方法

说明书

一种面向区域电网CPS稳定控制的边缘计算优化配置方法，包括：分别进行端到端的信息实时度、信息准确度和信息完整度指标量化计算，并采用小干扰电压变化观测方法量化电力稳定性标度；综合CPS网络中对信息稳定性和电力稳定性的量化分析，计及信息侧和电力侧的约束条件，建立基于信息‑电力混合熵理论的边缘计算节点部署配置模型；采用二进制粒子群算法求解边缘计算节点部署配置模型。本发明解决了传统区域电网CPS的物理系统和信息系统间统一建模难题。本发明可有效提升对网络状态获取时效性，并实现对区域电网本地控制快速响应，在进行负荷频率控制时较集中式控制具有更好的动态性能，保障系统可靠稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种边缘计算优化配置方法。特别是涉及一种面向区域电网CPS稳定控制的边缘计算优化配置方法。

背景技术

现代通信信息技术快速发展以及其与电力系统的深度融合，使得现行电网已成为信息物理相互耦合的复杂系统。在电力信息物理系统(Cyber Physical System,CPS)中，分布式能源并网状态监控、继电保护装置投切、用户智能电表量测等物理设备和用户需求更加复杂多样。传统依靠单一云主站的集中计算处理模式存在着海量汇聚数据流传输高时延高拥塞、信息远离设备端且排队处理缓慢等弊端，难以完全支撑智能电网的实时高效信息分析、处理和决策需求。

边缘计算技术将计算力下放至近电力终端物理设备和数据源侧，采用分区治理的方法，基于各区域优化部署配置的边缘计算节点在区域中对控制执行单元侧进行系统态势感知、数据分析并做出自主快速决策，可有效提升区域CPS实时分析、计算、控制能力，满足电力系统快速反应需求，进而更好支撑CPS系统网络化最优控制运行，提升系统运行稳定性以及经济性。

现行电力信息物理系统研究中均没有涉及边缘计算节点(Edge Computing Node,ECN)的部署配置这一特殊问题：(1)首先，边缘计算节点有别于普通的信息终端或传感器，是区域的核心枢纽节点，其担负本区域内信息的汇聚、分析和计算功能。因此，边缘计算节点在CPS信息空间中的部署位置不同将直接影响数据流汇聚传输的稳定度和获取信息表达准确度(如受到传输延时、误码、丢包等影响)。(2)由于CPS系统中的电力物理子网与信息子网紧耦合相互依存关系，电力物理节点的稳定度同样作用于边缘计算节点，进而会通过边缘计算节点对自治区域的实时控制决策过程反馈回电力物理子系统，影响系统运行。因此从信息稳定度和电力稳定度双层面分析，在区域电网中优化部署配置边缘计算节点，对保障电网CPS稳定可控运行有重要意义。

随着电力系统中海量终端互联化、设备数据高维化和网架层次复杂化的发展，传统依靠单一的云主站信息处理模式存在着数据传输高时延高拥塞、信息远离设备端且排队处理缓慢等弊端。合理的边缘计算配置可在近终端设备侧对数据对区域电网进行本地快速分析决策，有效弥补云计算的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可有效提高网络响应速度，支撑电力系统稳定控制的面向区域电网CPS稳定控制的边缘计算优化配置方法。

本发明所采用的技术方案是：一种面向区域电网CPS稳定控制的边缘计算优化配置方法，包括如下步骤：

1)分别进行端到端的信息实时度λ_delay、信息准确度λ_error和信息完整度λ_loss指标量化计算，并采用小干扰电压变化观测方法量化电力稳定性标度λ_phy；

2)综合CPS网络中对信息稳定性和电力稳定性的量化分析，计及信息侧和电力侧的约束条件，建立基于信息-电力混合熵理论的边缘计算节点部署配置模型；

3)采用二进制粒子群算法求解边缘计算节点部署配置模型。