智能配电网通信实时性与可靠性QoS路由机制研究

为建立满足智能配电网通信可靠性要求下的实时性路由机制,需要分析电力配电网结构以及电力配电网通信的无线传感器网络结构特点;给出智能配电网高性能通信无线传感器网络信息传输路径选择模型;分析链路失效模式,对网络节点的延时性、可靠性进行赋权;提出路径选择数学模型,对路径求解并将问题简化;最后对算例及应用实例进行求解。分析结果表明:该模型和算法原理简单、计算方便、判断结果准确,能很好的平衡可靠性与实时性对智能电网无线传感器网络信息传输的影响、可提高智能电网无线传感器网络信息传输的可靠性和实时性。     

基于最小流量的智能配电网WSNs通信模型

为了解决无线传感器网络(WSNs)的规模大、分布广而带宽有限与智能配电网对通信数据实时性和可靠性有上确界之间的矛盾,提出了一种基于最小流量的无线传感器网络路由通信模型。以无线传感器网络链路节点中接收到数据与发送出的数据之间的流量平衡为切入点并结合无线传感器网的通信约束条件以及配电网数据传输的实时性需求,建立了基于最小流量的智能配电网无线传感器网络的路由通信模型。利用庞特里雅金极值的方法构建出所设计智能配电网无线传感器网络通信模型的哈密尔顿函数。利用极值存在的唯一性,从必要性出发判断出无线传感器节点是否在最优路链路径上。并给出了最优控制模型的求解过程。最后对采取所提出的通信模型的延时时间、网络能量消耗、数据传输能力以及数据传输的错误率对比测试。结果表明,所提出的通信模型完全能够满足智能配电网通信需求。     

智能配电网无线传感器通信网络的跨层协作控制

为提高智能配电网无线传感器网络通信的实时性和可靠性,提出一种堆栈协议层之间跨层协作的控制模型。以无线传感器网络节点内各个影响因素为概念节点,建立起节点内模糊认知图结构模型,利用隶属关系确定该模型内概念节点之间的影响程度,进而建立整个通信系统的跨层控制模型。控制模型根据网络电力数据的通信状态,通过自学习和训练方法获得各个协议层参数之间的影响权重,实时调整物理层、MAC层、传输层参数以及路由策略相互协作,来保证数据通信的实时性和可靠性。最后对系统的网络接收的数据量、节点队列传输数据的平均延时以及网络的吞吐量等指标进行测试。结果表明,所提出的基于模糊认知图的无线传感器网络跨层协作控制方案符合智能配电网无线传感器网络通信特征,并能够满足其通信实时性与可靠性的需求。     

面向城市配电网的延长网络寿命路由算法

配电网智能化是提高供电可靠性和供电质量的重要手段,对配电网状态进行实时监测是实现配电网智能化的重要基础。无线传感器网络以其独有的组网灵活性、可扩展性和自组织自恢复能力,在智能配电网通信中得到了广泛关注。路由算法是无线传感器网络的网络层关键技术,算法应从整个网络系统角度,考虑网络能量的均衡使用,最终延长网络寿命。而传统的无线传感器网络因节点受能耗及路由算法限制,网络寿命较短。研究配电网应用场景下的能耗均衡路由算法成为无线传感器网络应用的一个关键问题。文中提出一种面向城市配电网的延长网络寿命的路由算法,能够平衡网络节点能量消耗,进而延长网络寿命。仿真结果表明,提出的方法能够有效延长网络寿命,适合在配电网通信中使用。     

基于认知图的智能配电网通信性能优化研究

针对无线传感器网络(WSNs)如何满足电力配电网数据通信规范性能指标要求问题,探索了一种智能配电网数据传输WSNs的认知图模型建模与控制方法。1)分析影响智能配电网数据传输WSNs的性能指标的主要因素,构造了包含9类概念顶点集合{C}的认知图模型,建立智能配电网数据传输WSNs实时性和可靠性对应的认知图状态模型,通过数学方法表达了智能配电网数据传输WSNs网络节点的各个概念顶点元素之间的因果关系。2)给出了依据各个概念顶点属性推理获得动态决策路由路径和调整网络参数控制变量值的计算方法,并给出了3种网络状况变化下的路由路径调整策略和调整网络参数控制变量值计算步骤。3)对本文方法进行了仿真实验,在相同的仿真环境下与多种算法进行了比较,其数据传输的可靠性和实时性均有所提高,并能满足电力配电网数据通信性能指标的要求。     

面向配电网故障检测的无线传感网络可靠路由方法

针对配电网故障检测系统对无线传感器网络路由可靠性要求较高的问题,设计了一种面向配电网故障检测的无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)拓扑结构,并提出了一种面向配电网故障检测的WSN可靠路由方法。其首先根据最小跳数路由方法为每一个节点分配值,之后在节点选择下一跳最优节点时考虑路径损耗以及能量损耗,并可以根据配电网故障检测业务合理调节权值来分配可靠性与能耗性的比重。仿真及实验结果表明,RRFD路由方法与传统路由方法相比,可靠性显著提高的同时有效降低了能耗,适用于配电网故障检测场景。     

基于传感器网络的智能配电网通信模型研究

根据智能电网对配电网通信网络的要求,提出基于分布式无线多层传感器网络技术的智能配电网通信网络模型,重点对分布式多层无线传感器网络技术应用于配电网自动化通信网络系统的可行性进行研究。研究表明:分布式无线多层传感器网络技术实现简单、成本低廉,是构建配电网自动化系统中通信网络的一种先进、可靠的通信网络模型。     

基于WSNs的智能配电网通信数据传输带宽的优化分配策略

智能配电网无线传感器通信网络中,IEEE802.15.4协议采用M/M/1/k排队理论,通信数据遵循先到先发,无法为实时性和可靠性需求较高的电力数据分配合理的带宽资源。通过设置通信规则,解决节点内不同优先级别数据排队问题。以通信延时和误码率作为约束条件、网络带宽利用率最大化为系统目标函数,建立了多优先级别数据带宽资源的预测模型。通信网络根据带宽预测结果进行下一时刻不同优先级别数据带宽资源分配。最后,对基于40个智能配电网无线传感器节点的通信网络性能进行方案测试,验证了所提带宽资源分配方案的有效性。     

采用智能电表的居民用户无线自动抄表系统

介绍了一种基于智能电表的3层分布式无线居民用户自动抄表系统。系统第1层为RS-485通信网络,负责智能电表中的用电信息采集,系统第2层为ZigBee Pro无线传感器网络,负责用电信息及设置参数的路由,系统第3层为通用无线分组业务GPRS(General Packet Radio Service)通信网络,负责数据的远距离可靠传输。分析了设计中的关键问题,如无线通信方案设计、无线传感器网络参数配置、多对一路由、网络安全及GPRS可靠通信等。该系统具有可靠性高、可扩展性强、运行费用低等特点。     

智能配电网典型应用场景无线传感器网络的组网设计

无线传感器网络因具有低功耗、大规模、低成本等优点,使其在智能配电网中有着广阔的发展前景。无线传感器网络拓扑结构和通信协议种类繁多,但依然存在功耗大、寿命短、信号质量差、传输距离近等问题。针对此问题,首先,设计了配电站房、柱上变压器、箱式变压器三种典型应用场景中无线传感器网络的整体结构,针对智能配电网无线传感器网络寿命短的问题,考虑传感器重要等级和设备健康状态提出了簇头节点的选取与更新策略;其次,针对智能配电网无线传感器网络通信信号质量差的问题,提出了基于433 MHz的智能配电网星型无线传感器网络拓扑结构;最后,完成了智能配电网典型应用场景中无线传感器网络的组网设计。     

基于无线传感器网络的配电线路故障定位方案

提出了基于无线传感器网络的故障定位系统方案。根据电力系统故障测距对测距装置的要求及无线传感器网络本身的特点,对该定位系统提出了要求。阐述了应用无线传感器网络进行故障定位的优势,推导了故障定位原理,设计了无线传感器网络定位系统结构,采用同步触发装置解决了同步性问题,借助于多路径可靠信息路由机制满足了网络可靠性要求。仿真结果表明,该路由机制既满足了可靠性要求又减少了网络开销。     

无线传感器网络通信的拥塞控制策略

无线传感器网络(WSNs)中的拥塞会引起数据的重传以及重传失败进而导致较长的时延、较高的数据丢失率以及较多的能量消耗。针对无线传感器通信网络自身结构特点,提出了一种基于广义混合控制器的无线传感器网络拥塞避免控制模型。分析了考虑邻近节点的无线传感器网络拥塞避免控制方案,窗口变化率、队列数据长度变化率所具有的特征,以及带有时延线性系统的混合控制器。建立模型与一般基于广义混合控制器参数对应关系和通信网络络的闭环控制系统。最后对所提出的拥塞控制策略的无线传感器网络的性能进行测试以及具体算例进行分析。结果表明:该模型能够保证通信数据传输时在满足可靠性、实时性的前提下使得网络通信性能达到最佳。     

面向输电线路监测的无线传感网络可靠路由方法研究

针对输电线路监测系统对于无线传感器网络路由部署可靠性要求高的问题,分析了输电线路监测系统中的无线传感器网络拓扑结构,提出了一种面向输电线路监测的无线传感器网络可靠路由方法。方法首先根据输电线路监测系统中上层网络的通信质量以及双向链路的链路质量,为节点选择数据上传的Sink节点;然后通过综合考虑节点可靠性、节点剩余能量和邻节点跳数3个因素,实现路由路径的最优下一跳节点选择。仿真实验结果表明,所提方法与长链状蚁群路由算法以及传统LEACH算法相比,在降低节点能耗前提下能够降低丢包率,适应于输电线路监测系统应用场景。     

基于能量均衡的无线传感器在配电网的部署算法

为了提高配电通信网的可靠性,针对宽带无线网络覆盖配电网存在信号盲区等问题,给出一种无线传感器延伸覆盖网络模型。考虑到能量、通信距离受限的无线传感器在配电网中采用多跳通信方式,致使与sink相邻的节点能量消耗大,易出现能量空洞问题,提出一种基于能量均衡的无线传感在配电网的部署算法。该算法以网络效率作为优化目标,在已知采集节点数和节点之间距离的前提下,求解出最优中继节点部署方案和各采集节点的传输距离。仿真结果表明,该算法符合配电网中的无线传感器的网络部署要求,能够延长网络生命周期、提高网络效率。     

基于IEC 61850的智能配电通信网络仿真平台设计

可靠性、实时性、双向性是智能配电网通信系统必须满足的要求。在当前智能配电网通信系统分析的基础上,基于最新的IEC 61850标准,对智能配电网业务流量以及通信需求进行建模。在开源的多协议网络仿真软件 OMNeT++平台上建立了智能配电网通信网络仿真模型。仿真研究了在加入大量的分布式能源以及电动汽车等数据流量业务的背景下,过程层IED和站控层配电子站之间的通信交互过程,对比分析了在不同带宽、不同业务流量背景下IED和配电子站进行信息交互过程的传输时延。     

基于EPON的北川新县城智能配电通信网络设计

为了满足北川新县城智能配电网对通信系统的建设要求,结合工程实际情况,选择EPON作为北川新县城智能配电网的通信方式。考虑北川新县城光缆通道和配电网设备分布情况,设计一种新型环形冗余保护通信网络。该方案具有节省光缆资源、节省投资、可靠性高、组网结构清晰、便于后期扩建、方便施工和维护等优点。竣工验收结果表明,该方案运行状况良好,满足冗余保护的要求。     

电力线载波通信的自动路由方法研究

电力线载波通信可靠性是制约其广泛应用最重要的一个因素。该文从通信可靠性的角度,论述了电力线载波通信组网的特点和方法,分析了自动组网的必要性,提出适用于低压配电网电力线载波通信的类蚁群算法(like-antcolonyalgorithm),给出自动路由协议框架,并建立了自动路由模型。通过该模型,可以动态识别低压配电网信道质量,并根据信道质量变化,动态维护电力线载波通信网络路由,保证通信网络的有效性,为建立控制类网络提供一种简单有效的组网方法。仿真和试验研究表明,该方法可以有效延长电力载波通信距离和提供系统通信的可靠性。     

智能配电网无线通信系统可靠性研究

在智能配电通信系统中,无线公网具有覆盖范围广、建设成本低等特点。研究无线公网在智能配电网中的组网模式,分析智能配电业务的通信需求,根据GPRS、LTE等无线公网的技术特性,研究无线公网在智能配电网中的可靠性和建设方案。     

智能配电网中无线接入技术的应用

文章通过对无线通信技术的分析,提出无线接入技术在智能配电网中的应用前景。文章指出智能配电网系统对通信网络的要求,对GPRS,ZigBee及IWDN等无线接入方式进行研究和比较,对配电通信网进行了技术分析,说明了目前配电网中各种无线接入技术的优劣,最后重点对IWDN无线接入方式进行了讨论,介绍了IWDN技术的特点、组网方案及应用要点,并指出智能路由的微功率无线自组网技术将成为最有发展前景的无线技术。     

一种节能高效的无线传感器网络路由优化方法

现有无线传感器网络的迅速发展对其路由协议提出了较多性能评价指标,综合考虑网络能耗、生存期、自适应性等重要因素,提出一种节能高效的无线传感器网络路由优化方法。通过建立无线传感器网络路由优化多指标约束模型,采用基于图论的Dijkstra算法进行路由寻优,得到了满足性能评价指标的网络优化路由,使无线传感器网络寿命更长。仿真结果验证了方法的正确性和有效性。