云邊協(xié)同計算下配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度探討

方 琪

（國網(wǎng)蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215000）

0 引 言

處于新基建的發(fā)展背景，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)等已經(jīng)滲透我國人們生活的各個行業(yè)，今后全新模式的配電網(wǎng)設(shè)施勢必?fù)碛懈咝阅芊?wù)，以邊緣云為主的信息智能設(shè)施具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)算法功能，便于電力行業(yè)的長久建設(shè)。一些專家已經(jīng)提出配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的模式，嘗試調(diào)整配電網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)，避免有配電網(wǎng)功率過多浪費(fèi)的現(xiàn)象。為此可以關(guān)聯(lián)配電網(wǎng)智能化數(shù)據(jù)源輸出以及保存數(shù)據(jù)的過程等綜合性研究，整合臺區(qū)云邊協(xié)同場景，更好地推動電力行業(yè)發(fā)展。

1 云邊協(xié)同計算下配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度組成體系

云邊協(xié)同組成體系的設(shè)定，歸屬于配電網(wǎng)基本組成形式，以科學(xué)協(xié)同為基礎(chǔ)優(yōu)化電壓指數(shù)，順應(yīng)配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的綜合需求。圍繞云邊協(xié)同計算的分布式顯著特征，設(shè)定針對性云計算服務(wù)結(jié)構(gòu)、邊緣計算結(jié)構(gòu)，共同完善OpenStack 云邊協(xié)同[1]。云端的設(shè)定，強(qiáng)調(diào)對全部的數(shù)據(jù)信息開展模塊加載項目，邊緣端要利用數(shù)據(jù)構(gòu)建對應(yīng)模型，給配電網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)備配置實(shí)效性業(yè)務(wù)。若減少配電網(wǎng)調(diào)度加載的時間，也會減少體系響應(yīng)時間，有助于提高配電網(wǎng)設(shè)備的綜合運(yùn)作效率。為此，工作者需要結(jié)合云邊協(xié)同體系的基本內(nèi)容，全面采集和記錄信息，使得用戶能夠得到針對性服務(wù)。智能化終端的存在可以簡便加工采集器數(shù)據(jù)信號，從而將信息完整保存在邊緣端服務(wù)器結(jié)構(gòu)內(nèi)。數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的信息接收器將信息保存在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，云邊協(xié)同組成體系如表1 所示。

表1 云邊協(xié)同體系

2 云邊協(xié)同計算下配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)概述

云邊協(xié)同組成體系主要是統(tǒng)計配電網(wǎng)電流值的變化，明確配電網(wǎng)調(diào)度目標(biāo)。在促進(jìn)配電網(wǎng)有效調(diào)度的情況下，工作者要對全部用電設(shè)備的性能和運(yùn)作狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)籌，不能由于單體潛在的風(fēng)險阻礙配電網(wǎng)的正常優(yōu)化整合[2]。圍繞配電網(wǎng)電力綜合質(zhì)量整合現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，設(shè)定最佳電壓偏差量、最佳波動電流，換言之，配電網(wǎng)的多個節(jié)點(diǎn)電壓偏差量應(yīng)小于等于優(yōu)化值。同時，借助云邊協(xié)同過程，智能化設(shè)備將信息保存在邊緣端模塊內(nèi)，以數(shù)據(jù)信息的加工模型出示微數(shù)據(jù)，存儲在邊緣端信息加工模型內(nèi)。響應(yīng)過程需要將數(shù)據(jù)傳輸給客戶端，后續(xù)開展正確的配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度，邊緣端數(shù)據(jù)庫按照集中模式保存大量信息，還可以將數(shù)據(jù)傳遞給遠(yuǎn)部模塊[3]。之后處理遠(yuǎn)部模塊的數(shù)據(jù)，這樣邊緣端數(shù)據(jù)庫以及遠(yuǎn)部數(shù)據(jù)庫能夠分類別化加工數(shù)據(jù)，發(fā)布真實(shí)性數(shù)據(jù)，凸顯配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與有效性。

3 云邊協(xié)同計算下配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的過程，應(yīng)考慮云端數(shù)據(jù)與邊端數(shù)據(jù)庫互相傳輸存在的問題，包含資源需求以及設(shè)備資源利用的沖突、數(shù)據(jù)加工質(zhì)量和隱私調(diào)節(jié)的沖突、任務(wù)需求和邊緣設(shè)備的沖突。應(yīng)用云邊協(xié)同配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，要顧及預(yù)測協(xié)同過程、云端負(fù)責(zé)模型過程、邊端數(shù)據(jù)采集過程、邊端獲取中間數(shù)據(jù)過程以及邊端更新模型過程。智能化處理配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度流程，不管是哪一種模式，都應(yīng)該應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)，如遷移學(xué)習(xí)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壓縮技術(shù)以及聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)[4]。

3.1 遷移學(xué)習(xí)技術(shù)

此技術(shù)的應(yīng)用，即將任務(wù)遷移到其他模式中，尤其適用于云邊協(xié)同計算下的配電網(wǎng)調(diào)度。因為配電網(wǎng)模型的場景有多樣性，數(shù)據(jù)來源相對廣泛，且數(shù)據(jù)量比較多，所以工作者要利用遷移學(xué)習(xí)技術(shù)保留原有的模型組成形式。并且對全新的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中化管理，得到全新場景的數(shù)據(jù)管理模型，下載客戶端后可以更好地節(jié)約模型制作成本。

3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壓縮技術(shù)

云邊協(xié)同計算過程，特別是在云端結(jié)構(gòu)中進(jìn)行煩瑣的配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度，工作者應(yīng)將數(shù)據(jù)傳遞到邊端，通過完整模型加工數(shù)據(jù)信息。此過程是普通神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型不能實(shí)現(xiàn)的協(xié)同目標(biāo)，邊緣節(jié)點(diǎn)煩瑣的場景應(yīng)用要求工作者及時發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壓縮技術(shù)的作用。另外，考慮到一些影響因素，和云端相連的網(wǎng)絡(luò)模型可能存在無法實(shí)效性運(yùn)算的問題，所以要在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)壓縮技術(shù)的應(yīng)用中利用參數(shù)共享調(diào)整配電網(wǎng)調(diào)度指令，減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算的煩瑣性[5]。

3.3 聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)

要想提高配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度中云邊協(xié)同計算形式的應(yīng)用效果，應(yīng)利用聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)，處理邊緣數(shù)據(jù)的孤島問題。此種學(xué)習(xí)技術(shù)是分布式機(jī)械化的體現(xiàn)，不需要數(shù)據(jù)信息共享便能夠?qū)ΜF(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行互相協(xié)同與運(yùn)作。加入配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的設(shè)備，按照網(wǎng)絡(luò)通信形式、邊緣服務(wù)器形式共享數(shù)據(jù)，打造完整的結(jié)構(gòu)模型。應(yīng)用聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)，要提高配電網(wǎng)調(diào)度的安全性，直接保護(hù)用戶隱私。本質(zhì)上，聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)涉及縱向?qū)W習(xí)模塊、橫向?qū)W習(xí)模塊，工作者要思考如何以云邊協(xié)同計算為核心發(fā)揮聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)的作用，借助邊緣服務(wù)器的性能減小通信數(shù)據(jù)成本，全面提高邊緣緩存速度，對邊緣數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)聚合與整合，應(yīng)用效果可觀[6]。

4 云邊協(xié)同計算下優(yōu)化調(diào)度配電網(wǎng)的具體應(yīng)用方案

配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度中，可以將云邊協(xié)同計算體系作用在較多場景，以低壓臺區(qū)的云邊協(xié)同為例，涉及綜合感知電力網(wǎng)絡(luò)、協(xié)調(diào)控制電力能源、優(yōu)化調(diào)整配電運(yùn)行等過程。邊緣智能化的調(diào)整中，云邊協(xié)同計算可以為邊緣側(cè)提供信息，具備網(wǎng)絡(luò)保存的優(yōu)質(zhì)性能。將業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)以及資源互相協(xié)同，綜合化感知臺區(qū)每個模塊，提高電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)智能化管理。

4.1 綜合感知電力網(wǎng)絡(luò)

此場景的應(yīng)用中，配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度中心能夠及時利用能源設(shè)施，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)智能化實(shí)施配電網(wǎng)邊緣端的管理。妥善規(guī)避信息傳輸延時、配電終端設(shè)備類型繁多、云中心數(shù)據(jù)量大等問題，從而綜合優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用過程。云中心的設(shè)備有一定的監(jiān)控性能，科學(xué)處理配電網(wǎng)調(diào)度的困境，實(shí)施全方位的數(shù)據(jù)監(jiān)測與巡視，避免有數(shù)據(jù)孤島的問題出現(xiàn)，由此數(shù)據(jù)信息之間可以互聯(lián)互通，保障信息利用率指數(shù)不斷提高。與此同時，邊緣性設(shè)備接入配電網(wǎng)中，減少通信距離，加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸效果。通過邊緣設(shè)備綜合計算配電網(wǎng)的電力信息，實(shí)效性預(yù)測信息數(shù)據(jù)的變化，接下來將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)保存在云端。云端在最短時間內(nèi)完善配電網(wǎng)調(diào)度結(jié)構(gòu)，感知電力分配情況，由此借助聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)整合多個邊緣數(shù)據(jù)，搭建共享性平臺，起到調(diào)度配電網(wǎng)的作用，更能夠?qū)崿F(xiàn)對用戶隱私的保護(hù)[7]。

4.2 協(xié)調(diào)控制電力能源

配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度中，考慮到分布式能源預(yù)測難度大的問題，協(xié)調(diào)控制電力能源至關(guān)必要，工作者應(yīng)通過云邊協(xié)同計算過程，系統(tǒng)性了解云中心以及邊緣側(cè)的電力數(shù)據(jù)，得到完整性配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度信息，并且規(guī)范化融合分布式電源、保存能源、電動汽車等結(jié)構(gòu)，以云中心的形式傳遞指令，科學(xué)控制配電網(wǎng)削峰填谷的調(diào)節(jié)過程。利用邊緣裝置傳輸用電需求數(shù)據(jù)、用電監(jiān)測數(shù)據(jù)，合理配置配電網(wǎng)的電力資源，在傳輸指令的前提下凸顯邊緣裝置作用。簡便化處理邊緣側(cè)，協(xié)同控制接入邊緣配電網(wǎng)設(shè)備，改善清潔能源的消納困境，提高能源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計效果。

4.3 優(yōu)化調(diào)整配電運(yùn)行

以云邊協(xié)同的組成體系為基礎(chǔ)調(diào)度優(yōu)化配電網(wǎng)，將配電網(wǎng)運(yùn)作潛在的風(fēng)險加以實(shí)效性評估，制定負(fù)荷調(diào)度模型，促進(jìn)配電網(wǎng)負(fù)荷可以維持均衡化，減小配電網(wǎng)受損概率，不斷加強(qiáng)配電網(wǎng)供電綜合水平[8]。云邊協(xié)同體系可以優(yōu)化模型組成結(jié)構(gòu)，包含負(fù)荷預(yù)測、線損研究以及故障檢測等模型，按照邊緣側(cè)上傳的信息動態(tài)更新模型參數(shù)，將數(shù)據(jù)傳遞到邊緣設(shè)備中，后續(xù)邊緣設(shè)備依托模型參數(shù)以及設(shè)備端信息綜合管理接入設(shè)備，落實(shí)配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的最優(yōu)化分配。

5 結(jié) 論

如今，每一個區(qū)域中都出現(xiàn)了新能源負(fù)荷驟增的情況，開展配電網(wǎng)的調(diào)度優(yōu)化工作有現(xiàn)實(shí)意義和價值。新時期，邊緣計算以及人工智能的作用和價值已經(jīng)深入人心，如何加強(qiáng)配電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化效率是重中之重。研究者嘗試構(gòu)建云邊協(xié)同計算結(jié)構(gòu)體系，妥善處理區(qū)域配電網(wǎng)控制和調(diào)節(jié)等問題，創(chuàng)設(shè)真實(shí)化低壓臺區(qū)的配電網(wǎng)需求場景，制定云邊協(xié)同計算的多種方案，促進(jìn)配電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化可以更好地具備自動化、智能化性能，加快電力行業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)腳步，給電力行業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。