配网分布式保护系统的5G通信/云边计算资源协同分配方法与流程

技术特征：
1.一种配网分布式保护系统的5g通信/云边计算资源协同分配方法，所述配网分布式保护监测与智能评估系统中包含n个分布式保护装置、5g基站、云端服务器；每个分布式保护装置含有传感器、5g通信模块、边缘侧嵌入式智能评估模块，并通过传感器监测自身的状态数据；所述云端服务器含有云端智能评估软件模块，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立分布式保护装置的三种模式，用于判断自身是否出现异常的状态；第1种模式：通过自身运行的边缘侧嵌入式智能评估模块评估自身设备是否出现异常；第2种模式：通过5g通信模块以5g d2d通信将其自身状态数据传输到相邻的其它分布式保护装置的边缘侧嵌入式智能评估模块以评估其自身是否出现异常；第3种模式：通过5g通信模块将其自身状态数据传输到云端智能评估软件模块，用于评估其自身是否出现异常；步骤二、建立配网分布式保护监测与智能评估系统的5g通信模型和云边计算延时模型；步骤2.1、根据式(2-1)-式(2-4)建立所述5g通信模型：第1种模式：第2种模式：第3种模式：第3种模式：式(2-1)-式(2-4)中，r
n
为第n个分布式保护装置评估自身设备的状态数据量，1≤n≤n，为通过第1种模式评估自身的分布式保护装置是否出现异常的状态数据量；为通过第2种模式传输到相邻的其它n-1个分布式保护装置的嵌入式智能评估模块，来评估自身的分布式保护装置是否出现异常的状态数据量；为通过第3种模式传输到云端智能评估软件模块来评估自身的分布式保护装置是否出现异常的状态数据量；步骤2.2、利用式(2-5)-式(2-8)构建所述云边计算延时模型：t＝max(t1，t2，t3)
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(2-5)5)5)式(2-5)-式(2-8)中，t为总的时延时间，t1、t2、t3分别为通过第1种模式、第2种模式、第3种模式评估自身的分布式保护装置是否出现异常的状态数据量所产生的延迟时间；为1024；v为通过第2种模式利用5g d2d通信传输评估自身的分布式保护装置是否出现异常的状态数据的速率；b为信道带宽；v1、v2、v3分别为通过第1种模式、第2种模式、第3种模式评估自身的分布式保护装置是否出现异常的状态数据的计算速率，且v3远大于v1、v2；步骤三、构建配网分布式保护监测与智能评估系统的云边计算资源与5g通信资源协同的流量损耗目标函数y，根据计算资源、通信资源的限制因素，建立智能评估计算能力的约束条件，并根据智能评估的实时性需求，建立延时约束条件；
步骤3.1、利用式(3-1)-式(3-3)构建状态数据传输流量损耗的目标函数y：3)构建状态数据传输流量损耗的目标函数y：式(3-1)-式(3-2)中，y(s)为状态数据通过第s种模式传输所产生的流量损耗；为第s种模式评估自身的分布式保护装置是否出现异常的状态数据量；θ(s)为第s种模式通过5g基站每传输千字节评估自身的分布式保护装置是否出现异常的状态数据所产生的流量损耗；且θ(1)＝0，θ(2)＝0；步骤3.2、利用式(3-4)-式(3-5)构建延迟约束条件和智能评估计算能力的约束条件：t≤t
min
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(3-4)式(3-4)中，t
min
为最低时延时间；步骤四、利用联合改进的匈牙利优化算法求解5g通信资源与云边计算资源协同分配的最优解；步骤4.1、构建一个n
×
n的矩阵r，矩阵r中第i行第j列的元素记为r
ij
，r
ij
代表第i个传感器通过第1种模式或第2种模式发送给n个边缘侧嵌入式智能评估模块中排序第n-j 1个边缘侧嵌入式智能评估模块，来评估自身的分布式保护装置是否出现异常的状态数据量；i＝1,2,
…
,n，j＝1,2,
…
,n；步骤4.2：利用式(4-1)得到矩阵r'，使得矩阵r'各行内呈现零元素：式(4-1)中，表示矩阵r中第i行的最小元素；步骤4.3、利用式(4-2)得到矩阵r”，使得矩阵r”各行内呈现零元素：式(4-2)中，表示矩阵r'中第j列的最小元素；步骤4.4、利用式(4-3)得到最小元素再通过交换矩阵r”ij
中的第i0行元素和第j行元素，从而实现将矩阵r”ij
中的所有最小元素排列在对角线上：式(4-2)中，表示矩阵r”中的最小元素；步骤4.5、当矩阵r”的对角线元素都为零，即r”ij
＝0，i＝j时，且矩阵r”中对角线以外的元素取到最大值时，获得在第1种模式、第2种模式下，n个传感器在n个边缘侧嵌入式智能评估模块中评估自身的分布式保护装置是否出现异常的最大状态数据量，在最小化状态数据传输5g流量损耗的同时，得到5g通信/云边计算资源协同分配的最优方案。

技术总结
本发明公开了一种配网分布式保护系统的5G通信/云边计算资源协同分配方法，其步骤包括：一、建立分布式保护装置用于判断自身是否出现异常状态的三种模式；二、建立配网分布式保护监测与智能评估系统的云边计算延时模型和5G通信模型；三、建立流量损耗最小的优化目标函数；四、求解优化目标函数的最优解，利用最优解得到配网系统的5G通信/云边计算资源协同分配最优方案，实现最小化5G通信流量损耗。本发明通过优化配网分布式系统的5G通信/云边计算资源协同分配，解决了配网分布式系统的有时间约束、智能评估计算能力约束的5G通信流量损耗问题。耗问题。耗问题。


技术研发人员：孙伟 顾玲玲 吕秋硕 章昊 吴迪 于洋 王同文 汪伟 汪勋婷 李帷韬 李奇越
受保护的技术使用者：国网安徽省电力有限公司
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/7/1