一种变电站监控的边缘计算方法与流程

本发明属于边缘计算，涉及一种变电站监控的边缘计算方法。

背景技术：

1、变电站监控系统通常由站内保护测控装置、远动装置、后台监控主机和上级调度平台共同完成运行数据采集与告警处理。现有常规方案中，保护测控装置按照预设采样周期采集电流、电压、功率、频率、温度等遥测量，按照状态变化触发方式采集断路器、隔离开关、接地开关等遥信量，并在保护动作、装置闭锁、通信异常或测点越限时生成告警记录。远动装置或站控层服务器通常对上述数据进行协议转换、时间标记、格式统一、质量标志补充和缓存排队，再按照周期上送、变化上送或告警上送的方式传输至调度侧。为了减轻中心侧处理压力，部分系统在站端配置边缘计算节点，对原始监控数据进行本地缓存、越限判断、简单告警合并和数据转发控制。该类边缘计算处理多以单个测点或单个告警为基本对象，处理逻辑围绕测点编号、采样值、告警类型、设备名称和时间戳展开，对数据本身进行排序、过滤、去重和摘要生成。即使边缘节点保存站内设备台账和点表配置，台账与点表也主要用于数据命名、通道匹配和显示分组，未改变数据按照通道独立流转的处理方式。

2、在较接近的现有边缘计算方案中，边缘节点会进一步设置规则库或轻量化分析程序，将遥测量的越限记录、遥信量的变位记录、保护动作记录和设备告警记录放入同一事件缓存区，并根据时间相邻关系进行告警归并。该方案一般按照固定时间窗统计同类告警数量，按照测点所在间隔或设备名称建立粗粒度分组，并在通信带宽不足时优先上传越限值、动作报文或告警摘要。对于短时波动，边缘节点可依据连续采样次数或恢复时间进行抑制；对于重复告警，边缘节点可根据相同告警码和相同设备标识进行合并。此类技术能够在站端完成部分预处理，但其核心依据仍为时间先后、测点分组和预设规则。电气一次接线关系、保护对象之间的联动约束、监控点位与拓扑实体之间的从属关系通常只是作为配置资料保存，并未在边缘计算过程中转化为可参与异常传播校验的图结构状态。不同来源数据的刷新周期和时间戳精度存在差异时，现有方案也多通过简单补齐、按到达时间排列或按固定时间窗截取处理，难以在同一计算过程内同时表达状态变化顺序、拓扑邻接关系和保护动作约束关系，边缘侧形成的摘要通常只保留事件数量、最高等级和少量代表性报文。

3、现有技术的主要技术问题在于，变电站监控数据在边缘侧上传前缺少以电气拓扑约束为核心的语义化重构机制，导致同一异常事件在遥测变化、遥信变位、保护动作和告警记录之间形成的因果证据不能在边缘计算节点内被组织为可追溯的态势描述。产生该问题的技术原因是，常规边缘处理仍以测点级数据流为基本对象，未将一次接线关系、间隔归属关系、保护动作约束关系和监控点位映射关系共同纳入同一计算结构，静态配置不能约束异常传播路径的判定；同时，遥测周期采样、遥信突发变位、保护动作记录和告警报文之间存在时间粒度差异，单纯依靠固定时间窗或相同设备标识难以确认异常起点、传播范围和关键状态跳变顺序。当通信链路负载升高或中心侧处理延迟增加时，边缘侧只能上送大量原始片段或孤立摘要，异常事件的拓扑路径、证据来源和可信程度在传输前已经被削弱，后续系统需要重新对分散记录进行拼接，故障判断与运行追溯受到数据关联缺失的制约，中心侧即使获得较多记录，也难以还原站端异常形成时的原始关联状态。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种变电站监控的边缘计算方法，可以解决上述背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种变电站监控的边缘计算方法，包括：在边缘计算节点获取变电站监控数据，所述变电站监控数据包括遥测量、遥信量、告警记录和保护动作记录；依据一次接线关系、间隔归属关系、保护关联关系和监控点位映射关系构建虚拟拓扑关联图；将所述变电站监控数据映射至所述虚拟拓扑关联图，并按照统一时间窗进行时间对齐，生成带有数据可信权重的图状态序列；基于所述图状态序列进行拓扑传播校验，确定异常起点、受影响拓扑范围和关键状态跳变顺序；依据所述异常起点、所述受影响拓扑范围、所述关键状态跳变顺序、保护动作匹配度和所述数据可信权重生成态势指纹；按照所述态势指纹的事件紧迫等级执行边缘侧存储、摘要上送或原始片段关联上送。

4、优选的，所述按照统一时间窗进行时间对齐，生成带有数据可信权重的图状态序列，包括：以遥信量跳变时刻、告警触发时刻和保护动作发生时刻作为候选事件锚点，围绕所述候选事件锚点建立前向观测窗和后向确认窗；对采样周期不同的遥测量按照所属监控点位的刷新周期进行状态保持，对时间戳偏移超过相邻事件顺序约束的记录进行延迟标记；依据数据来源类型、刷新周期、时间戳偏移、连续缺测长度和历史稳定区间的一致程度确定所述数据可信权重，并将对齐后的状态值、事件标记和所述数据可信权重写入对应拓扑节点或拓扑边。

5、优选的，所述虚拟拓扑关联图的构建包括：以母线、主变、开关、间隔和保护对象对应的逻辑实体作为拓扑节点，以供电连接关系、间隔归属关系、保护动作约束关系和监控点位从属关系作为拓扑边；将每一监控点位绑定至唯一主属拓扑节点，并为存在保护联动关系或同间隔关联关系的监控点位建立辅助映射；对同一拓扑节点下的遥测量、遥信量、告警记录和保护动作记录设置统一状态容器，使不同来源的变电站监控数据在边缘计算节点内以图结构状态形式参与后续校验。

6、优选的，所述基于所述图状态序列进行拓扑传播校验，包括：从发生状态跳变或告警触发的拓扑节点中选取候选异常节点，按照所述虚拟拓扑关联图中的供电连接关系和保护动作约束关系扩展候选传播路径；在所述候选传播路径内比较相邻拓扑节点的状态跳变顺序、遥测变化方向、遥信状态转换和保护动作记录；将不满足拓扑邻接关系且缺少保护关联记录的状态变化标记为孤立扰动，将满足拓扑邻接关系且具备连续状态证据的状态变化合并为同源异常片段。

7、优选的，所述候选事件锚点的建立包括：对同一时间段内出现的多个遥信量跳变时刻、告警触发时刻和保护动作发生时刻进行去重归并，归并时以保护动作发生时刻作为主锚点，以与所述保护动作发生时刻具有同一间隔归属关系或保护关联关系的遥信量跳变时刻作为辅锚点；对于不存在保护动作记录的时间段，以状态跳变密度最高的拓扑节点作为临时锚点，并将所述临时锚点关联的遥测变化序列纳入所述前向观测窗和所述后向确认窗。

8、优选的，所述数据可信权重的确定包括：分别形成时间可信分量、来源可信分量和状态可信分量；所述时间可信分量依据时间戳偏移与所述候选事件锚点的相对顺序确定，所述来源可信分量依据遥测量、遥信量、告警记录和保护动作记录的记录完整度确定，所述状态可信分量依据同一拓扑节点在历史稳定区间内的波动范围和连续缺测长度确定；将所述时间可信分量、所述来源可信分量和所述状态可信分量绑定至图状态序列中的同一状态条目，并保留各分量的来源标识。

9、优选的，所述统一状态容器包括节点状态字段、边状态字段和事件证据字段；所述节点状态字段记录拓扑节点对应的遥测变化量、遥信当前状态和遥信跳变方向，所述边状态字段记录相邻拓扑节点之间的供电连接状态、间隔归属关系和保护动作约束关系，所述事件证据字段记录告警记录、保护动作记录、时间对齐标记和所述数据可信权重；边缘计算节点按照所述统一状态容器的字段关系对同一时间窗内的多源记录进行合并写入。

10、优选的，所述同源异常片段的合并包括：以候选异常节点为起点沿候选传播路径读取相邻拓扑节点的状态条目，将状态跳变顺序满足供电连接方向约束、遥信状态转换满足开关分合逻辑、保护动作记录满足保护对象映射关系的状态条目归入同一异常片段；对于存在缺测记录的中间拓扑节点，依据所述数据可信权重和相邻节点的事件证据字段生成断点标识，并将所述断点标识写入所述同源异常片段的证据链位置。

11、优选的，所述将所述时间可信分量、所述来源可信分量和所述状态可信分量绑定至图状态序列中的同一状态条目之后，还包括：在同一拓扑节点的连续时间窗内建立可信权重轨迹，依据所述可信权重轨迹识别短时缺测、持续偏移和来源冲突三类可信异常；对于短时缺测，沿用相邻时间窗中同一拓扑节点的状态可信分量；对于持续偏移，将对应状态条目设置为待复核状态；对于来源冲突，将遥测量、遥信量、告警记录和保护动作记录分别保留为并列证据项。

12、优选的，所述生成态势指纹包括：从所述同源异常片段中读取异常起点、受影响拓扑范围、关键状态跳变顺序、断点标识、保护动作匹配度和各状态条目的数据可信权重，按照事件时间顺序生成指纹主链；将不满足拓扑邻接关系的孤立扰动写入指纹旁链，将并列证据项写入冲突证据段；根据所述指纹主链、所述指纹旁链和所述冲突证据段形成带有拓扑路径标识和证据来源标识的态势指纹记录，并将所述态势指纹记录与对应原始片段建立索引关系。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

14、1.本发明的边缘计算节点不再以孤立测点作为唯一处理对象，而是依据一次接线关系、间隔归属关系、保护关联关系和监控点位映射关系构建虚拟拓扑关联图，并将遥测量、遥信量、告警记录和保护动作记录写入同一图结构状态。通过统一时间窗、候选事件锚点、前向观测窗和后向确认窗对不同刷新周期的数据进行对齐，保护动作发生时刻、遥信跳变时刻、告警触发时刻和遥测变化序列能够进入同一事件语境。数据可信权重随状态值和事件标记一并写入拓扑节点或拓扑边，使后续校验能够区分时间偏移、连续缺测和来源冲突带来的证据差异。基于图状态序列进行拓扑传播校验时，边缘侧按照供电连接关系和保护动作约束关系扩展候选传播路径，并比较相邻拓扑节点的状态跳变顺序、遥测变化方向、遥信状态转换和保护动作记录，由此将不符合拓扑邻接关系且缺少保护关联记录的变化标记为孤立扰动，将具备连续状态证据的变化合并为同源异常片段。异常起点、受影响拓扑范围、关键状态跳变顺序、保护动作匹配度和数据可信权重被共同写入态势指纹，测点级数据流被重构为带有拓扑路径和证据来源的事件级数据。统一状态容器同时保存节点状态字段、边状态字段和事件证据字段，使同一时间窗内不同来源记录在写入阶段即具备相同的拓扑引用基础。态势指纹与对应原始片段建立索引关系后，事件摘要和原始证据之间保持可回查的数据链。边缘侧在数据上传前即可形成态势描述，解决了现有边缘处理无法在站端保留异常事件因果证据的技术问题。

15、2.本发明还能够使边缘侧数据上送和本地存储具有更清楚的事件边界。态势指纹由指纹主链、指纹旁链和冲突证据段组成，同源异常片段、孤立扰动和并列证据项被分别记录，中心侧接收摘要时仍可获得异常路径、断点位置和证据来源，不需要从大量无序原始记录中重新拼接事件过程。对于可信度较高且拓扑范围明确的事件，边缘计算节点可以按照事件紧迫等级上送摘要并保存原始片段索引；对于存在缺测、持续偏移或来源冲突的事件，边缘侧保留并列证据项和待复核状态，并将相关原始片段与态势指纹建立索引关系；对于未满足拓扑传播条件的短时变化，边缘侧记录为指纹旁链而非直接并入主异常链。候选事件锚点去重归并、数据可信分量绑定、统一状态容器写入和断点标识生成共同限定了事件证据的组织方式，使边缘计算节点在通信带宽受限时仍能优先传输包含异常起点、传播范围和关键跳变顺序的摘要数据，并在本地保留能够回查原始记录的索引。可信权重轨迹对短时缺测、持续偏移和来源冲突进行区分，避免缺测记录直接截断异常片段，也避免冲突来源被单一摘要覆盖。断点标识被写入同源异常片段的证据链位置后，后续复核可以直接定位缺测或证据不连续的拓扑节点。由于孤立扰动、同源异常片段和冲突证据段分别保存，站端缓存中的数据不再按照单一时间顺序混合堆积，摘要上送、原始片段关联上送和本地留存之间形成清楚的分流边界。该处理减少了重复告警和无关波动对关键事件的掩盖，降低了中心侧依靠时间戳重新聚合事件的计算负担，使后续复核能够沿态势指纹定位对应监控片段。