一种配电网全面数据感知的系统和方法

技术领域

本发明涉及配电网数据感知技术领域，尤其涉及一种配电网全面数据感知的系统和方法。

背景技术

当前配电网往往采用“烟囱”系统的数据感知方法，如图1所示。中压配网终端单元(Di stribution Terminal Unit,DTU)与馈线终端单元(Feeder Terminal Unit，FTU)直接测量环网柜和架空线路的电流、电压等数据，配电网网关实现中压配网终端与物联管理平台之间的互联，物联管理平台实现泛在设备安全接入与海量信息计算，配网主站为配电网调度运行、生产运维及故障抢修指挥提供服务。配网数据感知的流程如下：(1)中压配网终端DTU与FTU测量环网柜和架空线路的电流、电压、环境温湿度、开关柜局部放电、环境烟感等参数；(2)中压配网终端通过RS485网络接口上传到配电网网关，为终端的本地数据存储、研判等提供数据支撑；(3)配电网实现终端与物联管理平台之间的互联等功能，实现对中压配网数据采集、数据记录和数据远传等功能；(4)物联管理平台为配网主站提供泛在设备安全接入、配网设备全寿命周期管控等能力，实现配电网业务各环节状态全感知、业务全穿透和信息融合；实现对各型中压配网终端、采集终端等设备的统一在线管理和远程运维；(5)配网主站实现配电网运行状态采集与调度监控等功能，为配电网调度运行、生产运维及故障抢修指挥提供服务。

当前配电网“烟囱”系统的数据感知方法在配网中低压侧感知维度层面和数据就地处理层面存在不足。在配网中低压侧感知维度层面：现有方法缺少对配电低压侧数据的感知，无法支撑未来低压侧配电网大规模终端的接入，数据统一采集、统一存储和供给的数据架构与实际业务需求不适应。此外，“烟囱”式的数据传输手段使得配网调控过分依赖主站分析处理，导致大量数据长距离传输，既浪费存储、通道资源，也造成应用便捷性和及时性不足，无法满足基层数据融合应用需求，数据价值没有得到有效发挥。在配网数据就地处理层面：大量终端接入配电网，智能电表等各类终端已接入5.4亿台，采集数据日增量超过60TB。面对海量数据的增长，配电网“烟囱”数据系统依然只在配电网主站分析与处理数据，集中处理模式面临算力、通信和实时性要求的制约，电网侧与负荷侧已无法实现有效互联。

发明内容

本发明提供了一种配电网全面数据感知的系统和方法，以实现对配电网数据的全面感知，全面提升数据分析、挖掘、应用能力，推动数据统一汇聚，消除“烟囱”系统和信息壁垒、实现跨专业数据共享，突破配网状态感知不足的困局，强化“数据+算力+算法”综合能力。

根据本发明的一方面，提供了一种配电网全面数据感知的系统，包括：低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端以及配电网主站，其中，低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端的芯片架构如下：

所述低压智能终端中包括低压轻量级芯片，所述低压轻量级芯片中包含控制核、安全核和通信核；所述中压智能终端中包括中压主控芯片，所述中压主控芯片中包含控制核、安全核、通信核和报文处理专用模块；所述边缘计算终端中包括边缘计算芯片，所述边缘计算芯片包含控制核、安全核、通信核、报文处理专用模块、电力数据处理专用模块和智能计算模块；

在所述芯片架构的基础上，所述低压智能终端，与所述边缘计算终端连接，用于获取配电网低压侧电力设备的低压侧数据，并通过所述低压轻量级芯片中的控制核对所述低压侧数据处理得到第一待使用数据，基于所述待使用数据确定第一保护控制信息，将所述第一保护控制信息传输至所述低压轻量级芯片中的安全核得到加密后的第一保护控制信息，并将加密后的第一保护控制信息发送至所述低压侧电力设备，以使所述低压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将所述第一待使用数据发送至所述低压轻量级芯片中的安全核，通过所述低压轻量级芯片中的安全核对所述第一待使用数据加密，并通过所述低压轻量级芯片中的通信核将加密后的所述第一待使用数据上传至所述边缘计算终端；

所述中压智能终端，与所述边缘计算终端连接，用于获取配电网中压侧电力设备的中压侧数据，通过所述中压主控芯片中的控制核对所述中压侧数据分析、计算和处理，得到第二待使用数据，基于所述待使用数据确定第二保护控制信息，将所述第二保护控制信息传输至所述中压主控芯片中的安全核得到加密后的第二保护控制信息，并将加密后的第二保护控制信息发送至所述中压侧电力设备，以使所述中压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将所述第二待使用数据发送至所述中压主控芯片中的安全核，通过所述中压主控芯片中的安全核对所述第二待使用数据加密，并基于报文处理专用模块对加密后的所述第二待使用数据打包分类处理得到报文包，并为所述报文包分配优先级，按照所述优先级将所述报文包传输至所述中压主控芯片中的通信核，以使所述中压主控芯片的通信核将所述报文包发送至所述边缘计算终端；

所述边缘计算终端，与所述配电网主站连接，用于接收加密后的所述第一待使用数据和所述报文包，通过所述边缘计算芯片中的通信核对所述第一待使用数据和所述报文包进行解密得到待处理数据，将所述待处理数据传输至所述边缘计算芯片中的控制核；基于所述边缘计算芯片中的控制核、电力数据处理专用模块和智能计算模块对所述待处理数据进行分析和计算，并基于所述分析和计算的结果生成控制信息和感知信息，通过所述边缘计算芯片中的安全核将所述控制信息和感知信息加密处理，得到加密信息，并通过所述边缘计算芯片中的通信核将所述加密信息上传至所述配电网主站；

所述配电网主站，用于接收所述加密信息，并根据所述加密信息生成指令信息，并将所述指令信息下发至所述边缘计算终端，所述边缘计算终端接收所述指令信息，并将所述指令信息发送至所述中压智能终端和/或所述低压智能终端，以使所述中压智能终端对所述中压侧电力设备控制或者所述低压智能终端对所述低压侧电力设备控制。

根据本发明的另一方面，提供了一种配电网全面数据感知的方法，应用于配电网全面数据感知的系统，所述配电网全面数据感知的系统包括低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端以及配电网主站，所述低压智能终端和所述中压智能终端与所述边缘计算终端连接，所述边缘计算终端与所述配电网主站连接；所述低压智能终端、所述中压智能终端、所述边缘计算终端的芯片架构如下：

所述低压智能终端中包括低压轻量级芯片，所述低压轻量级芯片中包含控制核、安全核和通信核；所述中压智能终端中包括中压主控芯片，所述中压主控芯片中包含控制核、安全核、通信核和报文处理专用模块；所述边缘计算终端中包括边缘计算芯片，所述边缘计算芯片包含控制核、安全核、通信核、报文处理专用模块、电力数据处理专用模块和智能计算模块；

其中，所述配电网全面数据感知的方法包括：

通过所述低压智能终端获取配电网低压侧电力设备的低压侧数据；

通过所述低压轻量级芯片中的控制核对所述低压侧数据处理得到第一待使用数据，基于所述待使用数据确定第一保护控制信息，将所述第一保护控制信息传输至所述低压轻量级芯片中的安全核得到加密后的第一保护控制信息，并将加密后的第一保护控制信息发送至所述低压侧电力设备，以使所述低压侧电力设备完成继电保护动作；

以及，将所述第一待使用数据发送至所述低压轻量级芯片中的安全核，通过所述低压轻量级芯片中的安全核对所述第一待使用数据加密，并通过所述低压轻量级芯片中的通信核将加密后的所述第一待使用数据上传至所述边缘计算终端；

通过所述中压智能终端获取配电网中压侧电力设备的中压侧数据；

通过所述中压主控芯片中的控制核对所述中压侧数据分析、计算和处理，得到第二待使用数据，基于所述待使用数据确定第二保护控制信息，将所述第二保护控制信息传输至所述中压主控芯片中的安全核得到加密后的第二保护控制信息，并将加密后的第二保护控制信息发送至所述中压侧电力设备，以使所述中压侧电力设备完成继电保护动作；

以及，将所述第二待使用数据发送至所述中压主控芯片中的安全核，通过所述中压主控芯片中的安全核对所述第二待使用数据加密，并基于报文处理专用模块对加密后的所述第二待使用数据打包分类处理得到报文包，并为所述报文包分配优先级，按照所述优先级将所述报文包传输至所述中压主控芯片中的通信核，以使所述中压主控芯片的通信核将所述报文包发送至所述边缘计算终端；

通过所述边缘计算终端接收加密后的所述第一待使用数据和所述报文包；

通过所述边缘计算芯片中的通信核对所述第一待使用数据和所述报文包进行解密得到待处理数据，将所述待处理数据传输至所述边缘计算芯片中的控制核；

基于所述边缘计算芯片中的控制核、电力数据处理专用模块和智能计算模块对所述待处理数据进行分析和计算，并基于所述分析和计算的结果生成控制信息和感知信息；

通过所述边缘计算芯片中的安全核将所述控制信息和感知信息加密处理，得到加密信息，并通过所述边缘计算芯片中的通信核将所述加密信息上传至所述配电网主站；

通过所述配电网主站接收所述加密信息，并根据所述加密信息生成指令信息，并将所述指令信息下发至所述边缘计算终端；

通过所述边缘计算终端接收所述指令信息，并将所述指令信息发送至所述中压智能终端和/或所述低压智能终端，以使所述中压智能终端对所述中压侧电力设备控制或者所述低压智能终端对所述低压侧电力设备控制。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

至少一个处理器；

以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的配电网全面数据感知的方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的配电网全面数据感知的方法。

本发明实施例的技术方案，提供了一种配电网全面数据感知的系统和方法。该系统包括：低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端以及配电网主站，其中，低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端的芯片架构如下：低压智能终端中包括低压轻量级芯片，低压轻量级芯片中包含控制核、安全核和通信核；中压智能终端中包括中压主控芯片，中压主控芯片中包含控制核、安全核、通信核和报文处理专用模块；边缘计算终端中包括边缘计算芯片，边缘计算芯片包含控制核、安全核、通信核、报文处理专用模块、电力数据处理专用模块和智能计算模块；在芯片架构的基础上，低压智能终端，与边缘计算终端连接，用于获取配电网低压侧电力设备的低压侧数据，并通过低压轻量级芯片中的控制核对低压侧数据处理得到第一待使用数据，基于待使用数据确定第一保护控制信息，将第一保护控制信息传输至低压轻量级芯片中的安全核得到加密后的第一保护控制信息，并将加密后的第一保护控制信息发送至低压侧电力设备，以使低压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将第一待使用数据发送至低压轻量级芯片中的安全核，通过低压轻量级芯片中的安全核对第一待使用数据加密，并通过低压轻量级芯片中的通信核将加密后的第一待使用数据上传至边缘计算终端；中压智能终端，与边缘计算终端连接，用于获取配电网中压侧电力设备的中压侧数据，通过中压主控芯片中的控制核对中压侧数据分析、计算和处理，得到第二待使用数据，基于待使用数据确定第二保护控制信息，将第二保护控制信息传输至中压主控芯片中的安全核得到加密后的第二保护控制信息，并将加密后的第二保护控制信息发送至中压侧电力设备，以使中压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将第二待使用数据发送至中压主控芯片中的安全核，通过中压主控芯片中的安全核对第二待使用数据加密，并基于报文处理专用模块对加密后的第二待使用数据打包分类处理得到报文包，并为报文包分配优先级，按照优先级将报文包传输至中压主控芯片中的通信核，以使中压主控芯片的通信核将报文包发送至边缘计算终端；边缘计算终端，与配电网主站连接，用于接收加密后的第一待使用数据和报文包，通过边缘计算芯片中的通信核对第一待使用数据和报文包进行解密得到待处理数据，将待处理数据传输至边缘计算芯片中的控制核；基于边缘计算芯片中的控制核、电力数据处理专用模块和智能计算模块对待处理数据进行分析和计算，并基于分析和计算的结果生成控制信息和感知信息，通过边缘计算芯片中的安全核将控制信息和感知信息加密处理，得到加密信息，并通过边缘计算芯片中的通信核将加密信息上传至配电网主站；配电网主站，用于接收加密信息，并根据加密信息生成指令信息，并将指令信息下发至边缘计算终端，边缘计算终端接收指令信息，并将指令信息发送至中压智能终端和/或低压智能终端，以使中压智能终端对中压侧电力设备控制或者低压智能终端对低压侧电力设备控制。本发明实施例的技术方案解决了现有技术无法对低压侧电力设备数据感知，且对数据的处理依赖于配电网主站，造成浪费资源、及时性不足无法满足配网需求的问题，实现了对配电网数据的全面感知，边缘计算终端根据低、中压智能终端提供的数据进行就地计算，得到调度控制信息，并加密传输至配电网主站，主站根据整个配电网的情况，决定这些决定是否执行，实现了基于边缘计算的配电网运行就地智能。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是背景技术中与现有技术对应的配电网“烟囱”系统的数据感知方法的架构图；

图2是根据本发明实施例一提供的一种配电网全面数据感知的系统的结构图；

图3是根据本发明实施例一提供的一种配电网全面数据感知的系统的结构图；

图4为基于低压轻量级芯片—中压主控芯片—边缘计算芯片层级的配网全面感知系统；

图5为中压主控芯片数据传输流程；

图6是根据本发明实施例三提供的一种配电网全面数据感知的方法的流程图；

图7是实现本发明实施例四的一种配电网全面数据感知的方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图2是根据本发明实施例一提供的一种配电网全面数据感知的系统的结构图，如图2所示，该系统包括：低压智能终端110、中压智能终端120、边缘计算终端130以及配电网主站140，其中，低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端的芯片架构如下：

参见图4，所述低压智能终端中包括低压轻量级芯片，所述低压轻量级芯片中包含控制核、安全核和通信核；所述中压智能终端中包括中压主控芯片，所述中压主控芯片中包含控制核、安全核、通信核和报文处理专用模块；所述边缘计算终端中包括边缘计算芯片，所述边缘计算芯片包含控制核、安全核、通信核、报文处理专用模块、电力数据处理专用模块和智能计算模块。

在所述芯片架构的基础上，所述低压智能终端，与所述边缘计算终端连接，用于获取配电网低压侧电力设备的低压侧数据，并通过所述低压轻量级芯片中的控制核对所述低压侧数据处理得到第一待使用数据，基于所述待使用数据确定第一保护控制信息，将所述第一保护控制信息传输至所述低压轻量级芯片中的安全核得到加密后的第一保护控制信息，并将加密后的第一保护控制信息发送至所述低压侧电力设备，以使所述低压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将所述第一待使用数据发送至所述低压轻量级芯片中的安全核，通过所述低压轻量级芯片中的安全核对所述第一待使用数据加密，并通过所述低压轻量级芯片中的通信核将加密后的所述第一待使用数据上传至所述边缘计算终端。

所述中压智能终端，与所述边缘计算终端连接，用于获取配电网中压侧电力设备的中压侧数据，通过所述中压主控芯片中的控制核对所述中压侧数据分析、计算和处理，得到第二待使用数据，基于所述待使用数据确定第二保护控制信息，将所述第二保护控制信息传输至所述中压主控芯片中的安全核得到加密后的第二保护控制信息，并将加密后的第二保护控制信息发送至所述中压侧电力设备，以使所述中压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将所述第二待使用数据发送至所述中压主控芯片中的安全核，通过所述中压主控芯片中的安全核对所述第二待使用数据加密，并基于报文处理专用模块对加密后的所述第二待使用数据打包分类处理得到报文包，并为所述报文包分配优先级，按照所述优先级将所述报文包传输至所述中压主控芯片中的通信核，以使所述中压主控芯片的通信核将所述报文包发送至所述边缘计算终端。

所述边缘计算终端，与所述配电网主站连接，用于接收加密后的所述第一待使用数据和所述报文包，通过所述边缘计算芯片中的通信核对所述第一待使用数据和所述报文包进行解密得到待处理数据，将所述待处理数据传输至所述边缘计算芯片中的控制核；基于所述边缘计算芯片中的控制核、电力数据处理专用模块和智能计算模块对所述待处理数据进行分析和计算，并基于所述分析和计算的结果生成控制信息和感知信息，通过所述边缘计算芯片中的安全核将所述控制信息和感知信息加密处理，得到加密信息，并通过所述边缘计算芯片中的通信核将所述加密信息上传至所述配电网主站。

所述配电网主站，用于接收所述加密信息，并根据所述加密信息生成指令信息，并将所述指令信息下发至所述边缘计算终端，所述边缘计算终端接收所述指令信息，并将所述指令信息发送至所述中压智能终端和/或所述低压智能终端，以使所述中压智能终端对所述中压侧电力设备控制或者所述低压智能终端对所述低压侧电力设备控制。

在本实施例中，低压智能终端指的是与配电网中低压电力设备相连接的智能终端；低压侧数据指的是配电网低压侧电力设备运行产生的数据或者电力设备器件参数相关的数据，例如电流数据、电压数据及功率数据等。在本实施例的应用场景中，低压智能终端获取低压侧电力设备的数据，作为低压侧数据，通过低压轻量级芯片中的控制核对低压侧数据处理得到第一待使用数据。进一步，控制核根据第一待使用数据判断是否需要对低压侧电力设备、线路进行继电保护动作，如果需要则生成控制信号，即第一保护控制信息。然后，控制核将第一保护控制信息发送到安全核，安全核通过加密算法对第一保护控制信息进行加密，得到第一保护控制信息的密文，并将其发送到低压侧电力设备，使低压侧电力设备根据该第一保护控制信息决定是否进行继电保护动作。

需要说明的是，低压轻量级芯片的控制核还可以将第一待使用数据发送到安全核，通过安全核对第一待使用数据加密，在加密完成以后，安全核将第一待使用数据的密文发送到通信核，通过通信核将其上传至边缘计算终端。

在本实施例中，中压侧压数据指的是中压侧电力设备运行产生的数据或者电力设备器件参数相关数据。中压智能终端能够获取到中压侧电力设备的数据，并通过控制核对中压侧数据分析、计算和处理，得到第二待使用数据。进一步，控制核根据第二待使用数据判断是否需要对低压侧电力设备进行继电保护动作，例如，通过第二待使用数据中的电流数据判断是否需要进行过流保护等。如果需要则生成第二保护控制信息，通过安全核对第二保护控制信息进行加密处理，得到相应的密文并传输到通信核，通过通信核将其发送到中压侧的电力设备。中压侧的电力设备接收到密文后，能够对密文解密得到控制信号，进而基于控制信号完成继电保护动作，保证中压侧电力设备的稳定运行。

还需要说明的是，中压主控芯片的控制核还可以将第二待使用数据发送到安全核，通过安全核对第二待使用数据加密，在加密完成以后，安全核将加密后的第二待使用数据发送到报文处理专用模块，报文处理专用模块对加密后的第二待使用数据打包分类处理得到报文包，将报文包进行优先级排序，例如将一下些关键或者紧急的报文包赋予较高的优先级，进而通信核按照优先级顺序依次将报文包发送至边缘计算终端，以便在网络拥塞的情况下，具有较高优先级的数据包可以更早地上传至边缘侧。

在本发明实施例中，边缘计算终端与低压智能终端和中压智能终端通信连接，边缘计算终端也与配电网主站通信连接。边缘计算终端能够接收低压智能终端和边缘计算终端发送的加密后的第一待使用数据和报文包，通过边缘计算终端中边缘计算芯片的通信核对加密后的第一待使用数据或者报文包进行解密，得到待处理数据。进一步，将待处理数据发送至边缘计算芯片中的控制核，通过控制核、电力数据处理专用模块、智能计算模块对待处理数据进行分析计算，例如中低压设备所在台区进行潮流计算等，更合理的分配潮流，分布潮流，增加或者减少该台区光伏逆变器的投入等。基于分析结果，控制核生成相应的控制信息或者感知信息，控制信息可以是对电力设备调度的控制信号，感知信息可以是配电网是否着火，是否有陌生人进入等相关的信息；进而通过边缘计算芯片中的安全核将控制信息和感知信息加密处理，得到加密信息，并通过边缘计算芯片中的通信核将加密信息上传至所述配电网主站。

在本发明实施例中，配电网主站指的是对采集到的配电网运行数据进行加工、处理,为调度人员提供配电网运行监视和远方控制与调节的人机界面计算机子系统。配电网主站接收边缘计算终端上传的加密信息后，对加密信息进行解密，然后得到控制信息或者感知信息；配电网主站能够根据控制信息和感知信息判断是否执行调度动作。如果可以执行，则生成对应的指令信息，将指令信息下发至边缘计算终端，边缘计算终端将指令信息下发到对应的低压智能终端或者中压智能终端，中压智能终端根据该指令信息对中压侧电力设备控制调度，或者低压智能终端根据指令信息对低压侧电力设备控制调度。

参考图3，还需要说明的是，边缘计算终端是分布式部署的，边缘计算终端的数量为多个，低压智能终端和中压智能终端的数量也可以是多个，预设数量的中压、低压智能终端连接到同一边缘计算终端上，具体数量是电力运维人员根据边缘计算终端的算力大小设置的。在配网中低压侧感知维度层面：现有方法缺少对配电低压侧数据的感知，无法支撑未来低压侧配电网大规模终端的接入，数据统一采集、统一存储和供给的数据架构与实际业务需求不适应。本发明实施例中能过通过低压智能终端对低压侧电力设备的信息获取，实现了对配电网数据的全面感知。

在上述实施例的基础上，所述低压智能终端，基于宽带载波协议或者高速无线通信技术与低压侧电力设备建立通信连接；其中，所述低压侧电力设备包括光伏逆变器、光伏短路器、新能源充电桩、低压侧储能以及低压侧用户电表中的至少一种；所述中压侧设备包括架空线路、环网柜和智能台架中的至少一种。

在本实施例的应用场景中，为实现对低压侧海量设备的数据感知，低压智能终端同时支持HPLC和高速无线通信，能够显著提高频谱的利用率和抗干扰能力，可实现低压配电网中多场景多模组网通信，近距离无线、远距离中继级联等功能，进一步提升复杂环境下低压配电终端通讯链路的可靠性和数据传输的实时性。还需要说明的是低压智能终端通过宽带载波协议或者高速无线通信技术与低压侧电力设备连接，低压智能终端主要是获取光伏逆变器、充电桩、低压侧储能以及低压侧用户电表的数据；中压智能终端则是对架空线路、环网柜以及智能台架等中压侧电力设备的数据进行获取。

在上述方案的基础上，所述待处理数据中包括所述中压侧电力设备和/或低压侧电力设备的电压、电流数值；所述电力数据处理专用模块，用于根据所述电压和电流数值，进行傅里叶计算，得到所述电压和电流数值对应的电压、电流基波幅值。

可以理解的是，本发明实施例中在边缘计算芯片中增加了电力数据处理专用模块，通过该模块与控制核相互配合，实现对电压、电流的傅里叶计算，计算电压电流基波的幅值，实现电力算法的针对性加速，保证电力数据的实时就地处理。

在上述实施例的基础上，所述智能计算模块，用于执行所述配电网中的人工智能算法。具体的，当配电网中对数据处理过程中，需要执行人工智能算法时，通过智能计算模块与控制核的配合，执行人工智能算法，提高数据的处理效率，分担控制核的计算压力，帮助控制核做智能计算。

在优选的实施例中，低压轻量级芯片、中压主控芯片和边缘计算芯片中均包括安全启动模块，其中，安全启动模块，用于在所述轻量级芯片或者中压主控芯片或者边缘计算芯片启动之前，从一次存储中读取安全启动密钥，并发送给芯片主系统，所述芯片主系统接收到所述安全启动密钥后进行启动；在所述芯片主系统的启动过程中，基于所述芯片主系统对芯片的运行环境进行检查；在所述芯片主系统执行算法的过程中，所述芯片主系统向所述安全启动模块发送算法密钥获取请求，所述安全启动模块从所述一次存储中读取算法密钥，并发送至所述芯片主系统，以使所述芯片主系统基于所述算法密钥执行算法过程；在所述芯片主系统的启动过程中，所述芯片主系统读取安全镜像，并向所述安全启动模块发送安全请求，所述安全启动模块接收到所述安全请求后，对所述安全镜像进行验证，并在验证通过后，基于安全存储根对所述安全镜像解密，以使解密后的所述安全镜像运行在所述芯片主系统中。

在本实施例中，低压轻量级芯片、中压主控芯片或者边缘计算芯片在上电之后，CPU执行ROM代码之前，安全启动模块先启动，安全启动模块从一次存储中读取安全启动密钥，在获取到以后，将安全启动密钥发送给芯片主系统，芯片主系统开始执行ROM程序。需要说明的是，安全启动密钥存储在一次存储中，只有安全启动模块才可以访问一次存储，可以有效地防止敏感信息被窃取和篡改。在芯片主系统启动的过程中，芯片主系统可以主动对自身的运行环境进行自检，包括对密码算法加速引擎、物理环境传感器报警信号等进行检查，以保证计算部件的安全性及计算环境的安全。在芯片主系统执行算法的过程中，需要使用密钥，芯片主系统可以向安全启动模块请求算法密钥，安全启动模块从一次存储中读取算法密钥并放给芯片主系统，芯片主系统对该算法密钥进行合法性、完整性校验后，芯片主系统可以使用该算法密钥执行一些算法或者运算。在芯片主系统的启动过程中，安全镜像在芯片主系统片外存储，将其读取到芯片主系统的内存中。此时，芯片主系统向安全启动模块发送安全请求，安全启动模块使用身份认证根，对该镜像进行合法性校验，包括固件HASH值校验，签名验证等，以保证固件原始密文的完整性、合法性。通过合法性验证后，安全启动模块使用安全存储根对密文镜像进行解密，解密后的明文镜像存储在主系统安全固件运行区域，等待运行。

在上述实施例中，芯片主系统和安全启动模块对固件的合法性验证和解密动作的运行，确保了系统按照经过严格验证的路径进行引导，对系统固件、系统配置信息等进行验证，确保引导过程中各部件的完整性。

在上述实施例的基础上，所述低压轻量级芯片、中压主控芯片和边缘计算芯片中均包括算法安全的硬件加速模块还包括算法安全的硬件加速模块，其中，所述算法安全的硬件加速模块，用于按照预设的数据处理方式对所述配电网的数据处理，其中，所述数据处理方式包括：掩码、验算、参数随机化、运算时间随机延迟、时钟加扰以及信号加扰中的至少一种。

在本实施例中，算法安全的硬件加速模块可以理解为是安全算法的硬件化，本实施例中通过将算法安全的硬件加速模块嵌入至芯片中，算法安全的硬件加速模块中采用掩码、验算、参数随机化、运算时间随机延迟、时钟加扰和信号加扰等多项安全防护措施；在低压轻量级芯片中按照上述的预设数据处理方式对配电网的数据处理，增加数据的安全性，硬件加速模块的使用将减小密钥等敏感信息与运行时间、能量消耗特征、电磁辐射特征等信息的相关性。这样的好处在于：芯片在进行运算时，算法运算复杂度高，运算时间长，在运算过程中，容易遭受时间攻击、功耗分析、电磁分析等侧信道攻击。因此必须采用全硬件实现的公钥密码运算来完成数字签名、公钥加密和密钥交换等密码运算，以及底层核心运算，并采用一系列安全防护措施，减小密码运算与时间、功耗、电磁等信息的关联，提高密码运算安全性。

还需要说明的是，本实施例的低压轻量级芯片、中压主控芯片和边缘计算芯片中均包括安全存储模块，安全存储模块用于随机改变所述低压轻量级芯片、中压主控芯片和边缘计算芯片中数据在存储器中内的物理存储内容和存储地址，增加得攻击者通过探针法、能量侧信道、光侧信道等方法攻击难度。同时，随机改变存储地址也将将增加修改存储内容为特定目标值的难度，提高存储单元中数据的安全性。此外，本实施例中还将代码进行逐级启动，从而使得信任进行逐级传递，实现基于安全属性的访问控制，保证文件数据完整可靠不泄密。

本发明实施例的技术方案，提供了一种配电网全面数据感知的系统。该系统包括：低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端以及配电网主站，其中，低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端的芯片架构如下：低压智能终端中包括低压轻量级芯片，低压轻量级芯片中包含控制核、安全核和通信核；中压智能终端中包括中压主控芯片，中压主控芯片中包含控制核、安全核、通信核和报文处理专用模块；边缘计算终端中包括边缘计算芯片，边缘计算芯片包含控制核、安全核、通信核、报文处理专用模块、电力数据处理专用模块和智能计算模块；在芯片架构的基础上，低压智能终端，与边缘计算终端连接，用于获取配电网低压侧电力设备的低压侧数据，并通过低压轻量级芯片中的控制核对低压侧数据处理得到第一待使用数据，基于待使用数据确定第一保护控制信息，将第一保护控制信息传输至低压轻量级芯片中的安全核得到加密后的第一保护控制信息，并将加密后的第一保护控制信息发送至低压侧电力设备，以使低压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将第一待使用数据发送至低压轻量级芯片中的安全核，通过低压轻量级芯片中的安全核对第一待使用数据加密，并通过低压轻量级芯片中的通信核将加密后的第一待使用数据上传至边缘计算终端；中压智能终端，与边缘计算终端连接，用于获取配电网中压侧电力设备的中压侧数据，通过中压主控芯片中的控制核对中压侧数据分析、计算和处理，得到第二待使用数据，基于待使用数据确定第二保护控制信息，将第二保护控制信息传输至中压主控芯片中的安全核得到加密后的第二保护控制信息，并将加密后的第二保护控制信息发送至中压侧电力设备，以使中压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将第二待使用数据发送至中压主控芯片中的安全核，通过中压主控芯片中的安全核对第二待使用数据加密，并基于报文处理专用模块对加密后的第二待使用数据打包分类处理得到报文包，并为报文包分配优先级，按照优先级将报文包传输至中压主控芯片中的通信核，以使中压主控芯片的通信核将报文包发送至边缘计算终端；边缘计算终端，与配电网主站连接，用于接收加密后的第一待使用数据和报文包，通过边缘计算芯片中的通信核对第一待使用数据和报文包进行解密得到待处理数据，将待处理数据传输至边缘计算芯片中的控制核；基于边缘计算芯片中的控制核、电力数据处理专用模块和智能计算模块对待处理数据进行分析和计算，并基于分析和计算的结果生成控制信息和感知信息，通过边缘计算芯片中的安全核将控制信息和感知信息加密处理，得到加密信息，并通过边缘计算芯片中的通信核将加密信息上传至配电网主站；配电网主站，用于接收加密信息，并根据加密信息生成指令信息，并将指令信息下发至边缘计算终端，边缘计算终端接收指令信息，并将指令信息发送至中压智能终端和/或低压智能终端，以使中压智能终端对中压侧电力设备控制或者低压智能终端对低压侧电力设备控制。本发明实施例的技术方案解决了现有技术无法对低压侧电力设备数据感知，且对数据的处理依赖于配电网主站，造成浪费资源、及时性不足无法满足配网需求的问题，实现了对配电网数据的全面感知，边缘计算终端根据低、中压智能终端提供的数据进行就地计算，得到调度指令信息，并加密传输至配电网主站，主站根据整个配电网的情况，决定这些决定是否执行，实现了基于边缘计算的配电网运行就地智能。

实施例二

本发明实施例二提供一种配电网全面数据感知的系统，本实施例为上述实施例的优选实施例，如图3所示：

本实施例提出基于低压侧—中压侧—边缘侧多层级的配网全面感知，通过中低压配电智能终端，将配电网的中低压数据上传至边缘计算终端。边缘计算终端对数据进行就地智能与协调控制。边缘计算终端将边侧的关键信息抽取后上传至配电网主站，配电网主站根据调度信息协同联动面向业务场景的各级业务。具体流程如下：

在配电网低压侧的数据感知与传输方面：配电低压智能终端中的光伏断路器通过HPLC采集光伏逆变器、新能源充电桩和低压侧储能等设备的信息，并通过RS485方式与边缘计算装置进行连接，将采集到的数据进行上传。

在配电网中压侧的数据感知与传输方面：配电中压智能终端中的DTU和FTU采集架空线路、环网柜和智能台架等设备的信息，并通过4G方式上传至边缘侧。

在边缘侧的数据感知与传输方面：针对配电运行就地智能与协调控制问题，边缘计算终端根据端侧终端提供的数据进行就地计算，克服边缘侧数据孤岛、通信瓶颈等制约，支撑数据驱动的电网边缘计算业务应用，并在此基础上通过在线量测与离线数据融合，实现基于边缘计算的配电网运行就地智能。

在网络层传输方面：网络层由无线网(公网和电力专网)、有线电力光纤网和相关网络设备组成，采用4G/5G、WIFI6、光纤传输、微波等通信技术。构建现场终端与边缘层、平台层、应用层实时交互通道，确保数据安全可靠交互。

在配网主站数据处理方面：配网主站发挥“中枢大脑”功能，利用大数据分析、人工智能等技术对数据价值进行深度挖掘。配网主站可以根据需要调度查询各边缘侧信息，实现面向业务场景各级视频业务协同联动。

在本实施例的配电网全面感知系统中，低压智能终端中包括低压轻量级芯片，中压智能终端中包括中压主控芯片，边缘计算终端中包括边缘计算芯片。在配网中低压数据全面感知的需求下，配网装备面临算力、实时、安全等方面技术挑战。配网智能终端急需从基础元件层面支撑数据全面感知、主动安全防护、高速并发数据处理等能力。对此，配网智能终端单元需从设备级逐步下探至元件级，电力芯片将成为提升配网基础算力的主要技术手段。对此，本发明提出了基于低压轻量级芯片—中压主控芯片—边缘计算芯片层级的配网全面感知系统，在核心元件层面支撑配网全面感知方法，如图4所示，为基于低压轻量级芯片—中压主控芯片—边缘计算芯片层级的配网全面感知系统

1、低压轻量级芯片数据感知技术

为实现对低压侧海量设备的数据感知，本发明提出的低压轻量级芯片同时支持HPLC和高速无线通信，能够显著提高频谱的利用率和抗干扰能力，可实现低压配电网中多场景多模组网通信，近距离无线、远距离中继级联等功能，进一步提升复杂环境下低压配电终端通讯链路的可靠性和数据传输的实时性。此外，本发明提出的低压轻量级芯片为低压配网中不同的数据信息提供不同的优先级。芯片在接受到数据后，对数据包进行分类和标记。芯片的拥塞管理和拥塞避免机制为不同类型的数据包赋予不同的优先级，以便在网络拥塞的情况下，具有较高优先级的数据包可以更早地上传至边缘侧。

2、中压主控芯片数据感知技术

在中压配网业务场景中，需要收集大量的数据，包括负荷、电压、电流、频率等电力参数信息，以及传感器、测量仪器等设备的状态信息。对此，本发明提出的中压主控芯片采用内嵌ASIP(Application Specific Instruction Set Processor,专用指令集处理器)的方法，对数据进行解析与处理，满足了对数据高实时性传输的要求，又满足了高灵活性处理的要求。本发明在数据感知上采用MAC(Media Access Contr ol,媒体访问控制子层协议)、ASIP(Application Specific Instruction Set Pro cessor,专用指令集处理器)、MTL(Message Transfer Layer，信息传输层)、DM A(Direct Memory Access，直接存储器访问)分层架构：其中ASIP为核心处理单元，负责接受数据报文的订阅、过滤、流控与抑制。本发明提出的中压主控芯片数据传输流程如图5所示。MAC层接收到数据，并将其发送至ASIP。ASIP在收到以数据后对以数据进行解析，并将解析完后的数据发送至MTL层，最后经过DMA发送至系统内存中。图5为中压主控芯片数据传输流程。

3、边缘计算芯片数据处理技术

随着新能源的不断接入，配电网具有边缘侧数据量大、多元且分散等特点，存在实时、安全、高性能、专用、智能等应用需求。针对这些应用需求，本发明提出的边缘计算芯片集成多种计算模块，以实现多种计算的单芯片融合。针对配电边缘侧数据实时处理需求，本发明提出的芯片采用专用指令集ASIP模块，实现电力算法的针对性加速，保证电力数据的实时就地处理；针对数据安全加密和传输需求，本发明提出的芯片支持国密算法、IPSec网络协议的内嵌式安全模块，实现数据加密处理和高安全防护；针对边缘侧海量数据智能处理需求，本发明提出的芯片采用轻量级神经网络处理器，可实现灵活、高效智能处理。

继续参考图4，光伏逆变器、光伏断路器、新能源充电桩和低压侧储能首先经过电压传感器和电流传感器得到其电压和电流，随后这些设备的数据传输至低压智能终端。低压智能终端的核心元器件是低压配网控制芯片，芯片由控制核、安全核和通信核组成。由于低压侧数据量较少，不需要专用的模块对数据进行打包，所以可以不设置MAC模块。

首先，低压侧数据的会传输至控制核，控制核对数据进行分析、计算和处理，得到低压配网线路的保护控制(是否线路要进行继电保护动作)信息，保护信息传输至安全核进行加密，加密的保护信息传输至光伏逆变器、光伏断路器、新能源充电桩和低压侧储能，装置根据保护信息决定是否进行电表自身就有空气开关了。其次，低压侧数据会传输至安全核，安全核对其进行加密，加密的中压侧数据会传输至通信核。

针对与低压用户电表相连的低压配网控制芯片，低压配网控制芯片由控制核、安全核和通信核组成。低压侧数据会传输至安全核，安全核对其进行加密，加密的中压侧数据会传输至通信核。由于电表自身就有空气开关了，所以控制核可以不用生成保护控制信息。

针对中压配网主控芯片，架空线路、环网柜和智能台架首先经过电压传感器和电流传感器得到其电压和电流，随后这些设备的数据传输至中压智能终端。中压智能终端的核心元器件是中压配网主控芯片，芯片由控制核、安全核、通信核和报文处理专用模块(图中的MAC-ASIC)组成，其中，ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)。首先，中压侧数据的会传输至控制核，控制核对数据进行分析、计算和处理，得到中压配网线路的保护控制(是否线路要进行继电保护动作)信息，保护信息传输至安全核进行加密，加密的保护信息传输至架空线路、环网柜和智能台架，架空线路、环网柜和智能台架根据保护信息决定是否进行继电保护动作。其次，中压侧数据会传输至安全核，安全核对其进行加密，加密的中压侧数据还会传输至MAC-ASIC，MAC对数据继续打包分类处理，进行优先级排序，将报文包传输至通信核。至此，该芯片完成了中压侧数据的加密传输和中压侧保护信号的生成和传输。

针对边缘计算芯片，中低压的加密数据传输至边缘计算终端。边缘计算终端的核心元器件是边缘计算芯片，芯片由控制核、安全核、通信核、报文处理专用模块(图中的MAC-ASIP)组成、电力数据处理专用模块(图中的FFT-ASIP(这个模块是用来进行电压和电流的傅里叶计算，计算电压电流基波的幅值))和智能计算模块(图中的NPU模块(用来进行一些配电网的智能计算(比如说图像处理等)。需要注意的是，这里的FFT-ASIP和NPU都是配合控制核进行工作的，分担控制核的计算压力，帮助控制核做智能计算。其中，FFT(FastFourier transform，快速傅里叶变换)，NPU

(Neural Process ing Unit，神经网络处理器)。

对于数据信号，边缘计算芯片的安全核会先对加密的数据进行解密，然后传输至控制核。控制核对数据进行分析和计算(FFT-ASIP和NPU会协助控制核)，得到中低压线路的装置的调度信号和其他信号(配电网是否着火，是否有陌生人进入)，决定哪个线路进行切断闭合和其他判断。

同时，这些控制信息会加密传输至配电网主站，主站根据整个配电网的情况，决定这些决定是否执行。

在上述实施例的基础上，配电网全面感知系统各个芯片中还包括了算法安全模块、安全启动模块、芯片安全存储方案。

1、芯片的算法安全模块

本发明将算法安全的硬件加速模块嵌入至各个智能终端的芯片中，并在算法安全的硬件加速模块中采用掩码、验算、参数随机化、运算时间随机延迟、时钟加扰和信号加扰等多项安全防护措施。硬件加速模块的使用将减小密钥等敏感信息与运行时间、能量消耗特征、电磁辐射特征等信息的相关性。

2、安全启动模块

安全启动模块为硬件启动模块，在上电之后，CPU开始执行ROM代码之前启动，保证软件运行时芯片处于安全的状态。其目的主要在于预防一些恶意软件通过特殊的技术先于操作系统加载并执行恶意操作。安全启动模块从OTP(一次存储)中读取工作模式，JTAG开关，存储加扰配置，PUF(physical unclonable funct ion，物理不可克隆函数)配置，总线加扰配置以及安全传感器配置。在用户模式下，JTAG((Joint Test Action Group，联合测试工作组)接口可配置成关闭或者为通过身份认证后开启，从而防止CPU被非法控制。存储加扰和总线加扰能够防止探针攻击，安全传感器能够对电压和温度等环境进行监测。将安全启动的信任根即安全启动密钥以密文的形式存储在OTP中，只有安全子系统能够访问，可以有效地防止敏感信息被窃取和篡改。在硬件安全启动完成后，CPU开始执行ROM程序。

本发明提出的芯片安全启动模块实现了对自身运行环境的度量。芯片ROM启动过程中，会对芯片本身运行环境进行自检，包括密码算法加速引擎、物理环境传感器报警信号等，以保证计算部件的安全性及计算环境的安全。计算过程中使用的密钥，RO M对其进行合法性，完整性校验，同时密钥在OTP存储上为加密存储，ROM使用相应的根密钥对从OTP读取的密钥密文进行解密，保证了使用期间关键数据，密钥的机密性。

本发明提出的芯片安全启动模块使用身份认证根，对密钥的合法性、完整性进行校验，并以密文方式存储，实现了密钥的使用安全，为后续使用密钥对下一级固件合法性验证、固件解密提供信任的基础。下一级安全镜像在主系统片外存储，读取到主系统内存中，首先，主系统ROM向安全模块发送安全请求，安全模块子系统ROM使用身份认证根进行合法性校验，包括固件HASH值校验，签名验证等，以保证固件原始密文的完整性、合法性。通过合法性验证后，安全子系统使用安全存储根对密文进行解密，解密后的明文存储在主系统安全固件运行区域，等待运行。主系统和安全子系统ROM对固件的合法性验证和解密动作的运行，确保了系统按照经过严格验证的路径进行引导，对系统固件、系统配置信息等进行验证，确保引导过程中各部件的完整性。

3芯片安全存储方案

本发明提出的芯片安全存储方案通过随机改变数据在存储器内的物理存储内容及存储地址，增加得攻击者通过探针法、能量侧信道、光侧信道等方法攻击难度。同时，随机改变存储地址也将将增加修改存储内容为特定目标值的难度，提高存储单元中数据的安全性。此外，本发明提出的发明还将代码进行逐级启动，从而使得信任进行逐级传递，实现基于安全属性的访问控制，保证文件数据完整可靠不泄密。

本发明实施例的方案中，为了消除“烟囱”系统和信息壁垒、实现跨专业数据共享，突破传统生产模式信息获取离散、状态感知不足的困局，强化“数据+算力+算法”综合能力，本发明提出了一种基于轻量级芯片—中压主控芯片—边缘计算芯片的配网数据全面感知方法；提出了基于低压轻量级芯片—中压主控芯片—边缘计算芯片层级的配网全面感知系统，在核心元件层面支撑配网全面感知方法；提出了支撑配网全面感知安全认证、数据加密、远程控制的内生安全技术，以满足中低压配电网多元数据的安全交互、海量数据安全加密与存储等需求。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案，在配电网的数据感知维度、数据感知能力和数据传输的安全性上具有明显优势。在数据感知维度方面，本发明的方法对低压侧、中压侧的配电网数据实现了全面感知，构造了配电网运行一张图，可全面感知配电网“停电在哪里、负荷在哪里、低电压在哪里、风险在哪里、线损在哪里”。在数据感知能力方面，本发明的方法提出了基于低压轻量级芯片—中压主控芯片—边缘计算芯片层级的配网全面感知系统，在核心元件层面支撑配网全面感知方法，以较小成本代价提升配电网装置感知、通信、安全等方面能力。在数据传输的安全性方面：本发明从通讯、计算和存储角度进行内嵌式安全模块架构设计。梳理并研究满足安全需求的国密算法、安全启动、多路并发安全防护机制等多项内嵌式安全计算和防护体系技术，提出芯片级嵌入式安全模块设计方案。

本发明实施例的技术方案，提供了一种配电网全面数据感知的系统和方法。该系统包括：低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端以及配电网主站，其中，低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端的芯片架构如下：低压智能终端中包括低压轻量级芯片，低压轻量级芯片中包含控制核、安全核和通信核；中压智能终端中包括中压主控芯片，中压主控芯片中包含控制核、安全核、通信核和报文处理专用模块；边缘计算终端中包括边缘计算芯片，边缘计算芯片包含控制核、安全核、通信核、报文处理专用模块、电力数据处理专用模块和智能计算模块；在芯片架构的基础上，低压智能终端，与边缘计算终端连接，用于获取配电网低压侧电力设备的低压侧数据，并通过低压轻量级芯片中的控制核对低压侧数据处理得到第一待使用数据，基于待使用数据确定第一保护控制信息，将第一保护控制信息传输至低压轻量级芯片中的安全核得到加密后的第一保护控制信息，并将加密后的第一保护控制信息发送至低压侧电力设备，以使低压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将第一待使用数据发送至低压轻量级芯片中的安全核，通过低压轻量级芯片中的安全核对第一待使用数据加密，并通过低压轻量级芯片中的通信核将加密后的第一待使用数据上传至边缘计算终端；中压智能终端，与边缘计算终端连接，用于获取配电网中压侧电力设备的中压侧数据，通过中压主控芯片中的控制核对中压侧数据分析、计算和处理，得到第二待使用数据，基于待使用数据确定第二保护控制信息，将第二保护控制信息传输至中压主控芯片中的安全核得到加密后的第二保护控制信息，并将加密后的第二保护控制信息发送至中压侧电力设备，以使中压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将第二待使用数据发送至中压主控芯片中的安全核，通过中压主控芯片中的安全核对第二待使用数据加密，并基于报文处理专用模块对加密后的第二待使用数据打包分类处理得到报文包，并为报文包分配优先级，按照优先级将报文包传输至中压主控芯片中的通信核，以使中压主控芯片的通信核将报文包发送至边缘计算终端；边缘计算终端，与配电网主站连接，用于接收加密后的第一待使用数据和报文包，通过边缘计算芯片中的通信核对第一待使用数据和报文包进行解密得到待处理数据，将待处理数据传输至边缘计算芯片中的控制核；基于边缘计算芯片中的控制核、电力数据处理专用模块和智能计算模块对待处理数据进行分析和计算，并基于分析和计算的结果生成控制信息和感知信息，通过边缘计算芯片中的安全核将控制信息和感知信息加密处理，得到加密信息，并通过边缘计算芯片中的通信核将加密信息上传至配电网主站；配电网主站，用于接收加密信息，并根据加密信息生成指令信息，并将指令信息下发至边缘计算终端，边缘计算终端接收指令信息，并将指令信息发送至中压智能终端和/或低压智能终端，以使中压智能终端对中压侧电力设备控制或者低压智能终端对低压侧电力设备控制。本发明实施例的技术方案解决了现有技术无法对低压侧电力设备数据感知，且对数据的处理依赖于配电网主站，造成浪费资源、及时性不足无法满足配网需求的问题，实现了对配电网数据的全面感知，边缘计算终端根据低、中压智能终端提供的数据进行就地计算，得到调度控制信息，并加密传输至配电网主站，主站根据整个配电网的情况，决定这些决定是否执行，实现了基于边缘计算的配电网运行就地智能。

实施例三

图6是根据本发明实施例三提供的一种配电网全面数据感知的方法的流程图，本实施例可适用于对配电网数据感知情况，该方法可以由配电网全面数据感知的系统来执行，该系统以采用硬件和/或软件的形式实现，该系统装置可配置于电子设备和电力设备中。所述配电网全面数据感知的系统包括低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端以及配电网主站，所述低压智能终端和所述中压智能终端与所述边缘计算终端连接，所述边缘计算终端与所述配电网主站连接；所述低压智能终端、所述中压智能终端、所述边缘计算终端的芯片架构如下：

所述低压智能终端中包括低压轻量级芯片，所述低压轻量级芯片中包含控制核、安全核和通信核；所述中压智能终端中包括中压主控芯片，所述中压主控芯片中包含控制核、安全核、通信核和报文处理专用模块；所述边缘计算终端中包括边缘计算芯片，所述边缘计算芯片包含控制核、安全核、通信核、报文处理专用模块、电力数据处理专用模块和智能计算模块；

如图6所示，该方法包括：

S310、通过通过所述低压智能终端获取配电网低压侧电力设备的低压侧数据；

通过所述低压轻量级芯片中的控制核对所述低压侧数据处理得到第一待使用数据，基于所述待使用数据确定第一保护控制信息，将所述第一保护控制信息传输至所述低压轻量级芯片中的安全核得到加密后的第一保护控制信息，并将加密后的第一保护控制信息发送至所述低压侧电力设备，以使所述低压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将所述第一待使用数据发送至所述低压轻量级芯片中的安全核，通过所述低压轻量级芯片中的安全核对所述第一待使用数据加密，并通过所述低压轻量级芯片中的通信核将加密后的所述第一待使用数据上传至所述边缘计算终端。

S320、通过通过所述中压智能终端获取配电网中压侧电力设备的中压侧数据；通过所述中压主控芯片中的控制核对所述中压侧数据分析、计算和处理，得到第二待使用数据，基于所述待使用数据确定第二保护控制信息，将所述第二保护控制信息传输至所述中压主控芯片中的安全核得到加密后的第二保护控制信息，并将加密后的第二保护控制信息发送至所述中压侧电力设备，以使所述中压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将所述第二待使用数据发送至所述中压主控芯片中的安全核，通过所述中压主控芯片中的安全核对所述第二待使用数据加密，并基于报文处理专用模块对加密后的所述第二待使用数据打包分类处理得到报文包，并为所述报文包分配优先级，按照所述优先级将所述报文包传输至所述中压主控芯片中的通信核，以使所述中压主控芯片的通信核将所述报文包发送至所述边缘计算终端。

S330、通过所述边缘计算终端接收加密后的所述第一待使用数据和所述报文包；通过所述边缘计算芯片中的通信核对所述第一待使用数据和所述报文包进行解密得到待处理数据，将所述待处理数据传输至所述边缘计算芯片中的控制核；基于所述边缘计算芯片中的控制核、电力数据处理专用模块和智能计算模块对所述待处理数据进行分析和计算，并基于所述分析和计算的结果生成控制信息和感知信息；通过所述边缘计算芯片中的安全核将所述控制信息和感知信息加密处理，得到加密信息，并通过所述边缘计算芯片中的通信核将所述加密信息上传至所述配电网主站；通过所述配电网主站接收所述加密信息，并根据所述加密信息生成控制信息，并将所述控制信息下发至所述边缘计算终端；通过所述边缘计算终端接收所述控制信息，并将所述控制信息发送至所述中压智能终端和/或所述低压智能终端，以使所述中压智能终端对所述中压侧电力设备控制或者所述低压智能终端对所述低压侧电力设备控制。

本发明实施例的技术方案，提供了一种配电网全面数据感知的方法，应用于配电网全面数据感知的系统。该系统包括：低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端以及配电网主站，其中，低压智能终端、中压智能终端、边缘计算终端的芯片架构如下：低压智能终端中包括低压轻量级芯片，低压轻量级芯片中包含控制核、安全核和通信核；中压智能终端中包括中压主控芯片，中压主控芯片中包含控制核、安全核、通信核和报文处理专用模块；边缘计算终端中包括边缘计算芯片，边缘计算芯片包含控制核、安全核、通信核、报文处理专用模块、电力数据处理专用模块和智能计算模块；在芯片架构的基础上，低压智能终端，与边缘计算终端连接，用于获取配电网低压侧电力设备的低压侧数据，并通过低压轻量级芯片中的控制核对低压侧数据处理得到第一待使用数据，基于待使用数据确定第一保护控制信息，将第一保护控制信息传输至低压轻量级芯片中的安全核得到加密后的第一保护控制信息，并将加密后的第一保护控制信息发送至低压侧电力设备，以使低压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将第一待使用数据发送至低压轻量级芯片中的安全核，通过低压轻量级芯片中的安全核对第一待使用数据加密，并通过低压轻量级芯片中的通信核将加密后的第一待使用数据上传至边缘计算终端；中压智能终端，与边缘计算终端连接，用于获取配电网中压侧电力设备的中压侧数据，通过中压主控芯片中的控制核对中压侧数据分析、计算和处理，得到第二待使用数据，基于待使用数据确定第二保护控制信息，将第二保护控制信息传输至中压主控芯片中的安全核得到加密后的第二保护控制信息，并将加密后的第二保护控制信息发送至中压侧电力设备，以使中压侧电力设备完成继电保护动作；以及，将第二待使用数据发送至中压主控芯片中的安全核，通过中压主控芯片中的安全核对第二待使用数据加密，并基于报文处理专用模块对加密后的第二待使用数据打包分类处理得到报文包，并为报文包分配优先级，按照优先级将报文包传输至中压主控芯片中的通信核，以使中压主控芯片的通信核将报文包发送至边缘计算终端；边缘计算终端，与配电网主站连接，用于接收加密后的第一待使用数据和报文包，通过边缘计算芯片中的通信核对第一待使用数据和报文包进行解密得到待处理数据，将待处理数据传输至边缘计算芯片中的控制核；基于边缘计算芯片中的控制核、电力数据处理专用模块和智能计算模块对待处理数据进行分析和计算，并基于分析和计算的结果生成控制信息和感知信息，通过边缘计算芯片中的安全核将控制信息和感知信息加密处理，得到加密信息，并通过边缘计算芯片中的通信核将加密信息上传至配电网主站；配电网主站，用于接收加密信息，并根据加密信息生成指令信息，并将指令信息下发至边缘计算终端，边缘计算终端接收指令信息，并将指令信息发送至中压智能终端和/或低压智能终端，以使中压智能终端对中压侧电力设备控制或者低压智能终端对低压侧电力设备控制。本发明实施例的技术方案解决了现有技术无法对低压侧电力设备数据感知，且对数据的处理依赖于配电网主站，造成浪费资源、及时性不足无法满足配网需求的问题，实现了对配电网数据的全面感知，边缘计算终端根据低、中压智能终端提供的数据进行就地计算，得到调度控制信息，并加密传输至配电网主站，主站根据整个配电网的情况，决定这些决定是否执行，实现了基于边缘计算的配电网运行就地智能。

实施例四

图7是实现本发明实施例四的一种配电网全面数据感知的方法的电子设备的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图7所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如一种配电网全面数据感知的方法。

在一些实施例中，一种配电网全面数据感知的方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的一种配电网数据的感知方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行一种配电网全面数据感知的方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。