智能电网中无线传感器网络通信链路可靠性置信区间预测

实时准确的无线链路质量预测是保证智能电网厂、站区域通信链路可靠性的必要信息。无线链路质量信噪比时间序列所表现出的非线性和非平稳随机性的叠加是影响预测准确性的主要因素。为此,提出一种通信链路可靠性置信区间预测方法,通过对无线链路质量的信噪比序列近似解耦处理,将其分解为非线性序列和非平稳随机序列,采用小波神经网络建立信噪比非线性序列和非平稳随机方差序列的预测模型,并用预测结果计算通信链路可靠性置信区间上、下界。最后,在实际的智能电网环境中验证了所提出的算法和结果。     

基于LSTM的智能电网链路质量置信区间预测

为了提升智能电网无线通信的鲁棒性以及链路预测精度,提出了一种基于长短时记忆网络的智能电网链路质量置信区间下限预测方法.文中分析了智能电网的通信需求和无线链路的特点,根据分析结果,采用小波去噪算法将信噪比时间序列分解为确定性部分和随机性部分,将确定性部分输入到两层长短时记忆神经网络进行预测.计算随机部分的方差时间序列,作为另一个两层长短时记忆神经网络的输入进行预测,分别预测确定性部分和随机部分的方差,计算置信区间边界.实验结果表明提出方法具有更好的鲁棒性以及预测精度.     

智能电网可靠性需求约束下无线发射功率模型预测控制

在基于无线传感器网络(WSN)的智能电网数据采集与通信的应用中,通信可靠性是WSN的关键技术指标。提高发射功率会增加通信的信号强度和可靠性,但同时会导致节点间相互干扰增加。针对这一矛盾,基于自适应模型预测控制的方法,研究智能电网中WSN发射功率优化问题。依据无线通信链路路径损耗模型分析了影响智能电网无线通信信噪比的主要因素,并构建了系统状态空间模型;通过实时估计信噪比随机波动置信区间下界对系统期望信噪比给定进行补偿,并基于模型预测控制的算法,优化求解节点发射功率;最后,通过仿真软件将所提算法与自适应传输功率控制(ATPC)算法及势反馈控制(PFC)算法进行对比分析,并采用WSN硬件平台对算法进行测试。结果表明,所提出的自适应模型预测控制算法可以在保证智能电网无线通信可靠性条件下,降低由节点发射功率较大导致的相互干扰。     

电力物联网终端非法无线通信链路检测方法

散布于电力系统各处的配用电终端及输电系统在线监测物联网终端多采用2G的通信无线分组业务(GPRS),通过电信服务商的无线虚拟专网通信,存在接入非法无线通信链路的安全风险。尽管3G和4G支持双向身份认证,可避免接入非法无线通信链路,但在物联网终端向下兼容特性影响下,相关风险在支持GPRS的通信物联网终端退出运行前将始终存在。针对电力物联网终端可能接入非法无线通信链路的问题,利用电力物联网终端和通信基站均为固定位置部署、物联网终端感知的合法通信基站信号强度具有相同变化趋势的特点,将真、伪通信基站在信号强度变化模式上的差异性特征用作无线通信基站的特征指纹,提出基于基站信号强度历史曲线密度聚类的非法无线通信链路检测方法。数值仿真表明所提方法可在有限计算资源和通信资源的约束下、在设置的时间窗内有效甄别非法无线通信链路,提高电力物联网终端的安全防护水平。     

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。     

智能配电通信无线传感网络链路质量评估预测建模

由于无线传感器网络(WSNs)通信链路具有的状态过渡性和环境高度相关性,链路质量评估预测成为智能配电通信WSNs能否实现可靠传输的重要一环。文中通过建立智能配电通信WSNs链路质量评估预测模型,分析了模型的主要影响因素本底噪音扰动和信号强度衰减扰动。提出采用alpha-stable分布拟合本底噪音的方法,建立本底噪音扰动的数学模型;采用最小二乘法实时估计影响信号强度的环境参数,建立信号强度衰减扰动数学模型。最后,实验验证表明:建立的配电通信WSNs链路质量评估预测模型能准确评估和预测实际链路质量。     

面向电力物联网信息感知的低压电力线与微功率无线通信融合方法

为提高电力物联网信息感知层面的覆盖范围和可靠性,提出一种构建低压电力线与微功率无线通信跨层融合网络(CPW)的方法。首先建立CPW的统一介质访问控制(MAC)层模型,为实现CPW网络层的融合提供基础支持;然后提出一种结合布朗运动与局部收敛次数控制的改进蚁群算法,完成了CPW的组网过程;对CPW的子业务流进行分配,并提出业务分配中的误码率需求因子,实现了低压电力线与微功率无线通信网络的跨层融合。仿真结果表明,该跨层融合网络的通信链路服务质量优于电力线与无线双模或级联通信网络,用户可以根据不同业务设置相应的误码率需求因子,以兼顾通信链路质量与网络负载均衡,保障CPW的高效性和可靠性。     

无线紫外光与射频混合链路中继协作方案性能分析

将无线紫外光通信与传统射频通信进行优势互补结合,针对双链路异构组网时的中继协作混合传输问题,采用建模与数值计算分析的方法,对比分析了不同策略和参数条件下系统的中断概率和误码率性能。基于无线紫外非直视散射信道和射频无线衰落信道的各自特点,建立了描述双链路并行传输中继与协作问题的模型,给出了3种典型情况下的传输策略。通过理论分析和数值计算的方法,给出了不同策略下混合链路中继的中断概率和误码率表达式,并在不同信道参数条件下对系统性能进行了对比分析。研究结果表明,相比于无线紫外光单链路传输,混合链路的中继协作策略在不同距离和不同参量条件下获得更低的系统中断概率。在误码率为1×10^-6条件下,双链路中继传输可以在不同湍流强度和不同莱斯因子情况下可获得约0.4～6.1 dB的信噪比增益改善。     

基于WLAN的变电站监控系统的研发

无线局域网(WLAN)具有可靠性高、数据传输速率快、通信安全性好和移动性强的基本特点,是应用于难于布线、频繁变化、专门工程等场合的主要无线通信技术.在对比分析几种通信方式的基础上,构建了以无线局域网为主要通信载体的变电站监控系统.该系统遵循IEEE802.11规范,无线电波工作在2.4 GHz频段,采用DSSS直接序列扩频方式,同时局部应用了超宽带技术,从而保证了系统运行的可靠性.     

广域保护通信多路径路由选择的改进蚁群算法

广域保护系统对通信过程中的实时性和可靠性都有严格的要求。目前满足广域保护通信系统的路由算法是在综合了时延和可靠性的要求下,计算一条最优主路径,而没有考虑在主路径链路或节点失效后的备用路径问题。针对此问题,提出了一种基于蚁群算法的多路径路由算法,用于计算满足广域保护通信要求的主路由和备用路由,以提高广域保护通信的可靠性。基于链路的时延和可用率改进蚁群算法的信息素,通过改进的蚁群算法可以在广域保护通信网络寻找到从源节点到目的节点之间的多条不同质量的传输路径。实验结果表明,通过所提出的多路径选择算法计算得到的多条路径都能满足广域保护通信系统对实时性和可靠性的要求。     

电力无线专网在泛在电力物联网中的应用

电力无线专网将成为解决电网“最后一公里”通信连接问题的关键技术,助力泛在电力物联网实现万物互联、人机交互,全面深入应用电力无线专网对泛在电力物联网的建设具有重要意义。首先介绍了泛在电力物联网的基本概念与特征、分析了泛在电力物联网业务对通信的需求,研究了电力无线专网架构、技术和特点。其次,深入分析了电力无线专网在泛在电力物联网中的三大典型应用场景,即控制类业务、采集类业务、移动类业务。基于应用场景指出了电力无线专网建设过程中存在的通信干扰、网络安全、业务连续性以及基站选址等问题,并结合建设实际提出了针对性的解决措施。最后给出了泛在电力物联网环境下电力无线专网建设方向,在业务针对性、业务发展需求、业务扩展性以及业务安全性等方面进行了探讨。     

智能电网电力线通信系统信道噪声模型分析

将智能电网电力线通信系统作为研究对象,以建立两种噪声模型之间的关系、比较两种模型下的信噪比SNR(signal-to-noise ratio)为研究目标,提出两种噪声模型来模拟电力线通信信道中噪声情况的方法。该方法利用循环平稳噪声模型和米特尔顿A类噪声模型的概率密度函数,得出电力线通信信道中的噪声类别。同时,通过数学推导,得出两种噪声模型在正交频分复用OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)系统中SNR表达式和在正交幅度调制16 QAM (quadrature amplitude modulation)技术下比较两种噪声模型的SNR。最后,利用MATLAB软件系统仿真,仿真结果显示,循环平稳噪声模型比米特尔顿A类噪声模型的SNR高2.5 dB左右,智能电网电力线通信系统可靠性得到提升,为电力线通信的发展研究提供了一定的理论基础。     

电力物联网技术标准体系初探

电力物联网(PIoT)是实现万物互联共享、全面协同可持续的电力产业升级变革的有效途径,是推动智能电网向透明电网和零边际成本电网有序演化的可行方案.为了推进PIoT标准体系建设、指导PIoT相关技术和产业发展,从物联网、智能电网、可再生能源、电网互联、电力信息通信5个方面对PIoT相关标准现状进行了梳理概括,结合PIoT标准体系建设的需求和原则,设计了PIoT标准体系的构建方法;初步提出了包括通用共性标准、感知控制域、物联集总域、网络通信域、用户域5个专业领域,16个子域及41个标准系列的四层级PIoT标准体系构架;围绕行业发展的态势、方向,为PIoT标准化工作的实施和推进给出了合理化的建议.     

一种基于射频指纹的电力物联网设备身份识别方法

由于通信媒介的开放性,电力物联网设备的无线通信过程面临着信息安全风险。提出使用无线设备固有的射频指纹作为物联网设备身份识别的依据,并利用深度学习技术实现双向设备身份识别,以增强无线接入阶段的安全性。该方法采用边缘计算的思路,利用通信信道双向的互易性,将物联网终端设备需要完成的基站身份学习任务转移到基站处完成,降低了对于物联网设备算力、存储、能耗等方面的需求,适用于物联网应用场景。实验结果表明,该方法能够达到良好的设备身份识别性能。     

3G技术在电能质量监测系统中的应用

针对目前电能质量监测数据采用专用有线网络方式传输存在的接入终端范围受制约、网络带宽资源受限、建设维护投入大且周期长等问题,研究并实现了基于3G技术的电能质量监测系统无线通信网络。提出了无线通信网络硬件架构,采用L2TP与IPSec相结合的VPN技术构建监测数据虚拟专用传输通道。通过对试运行期间实测数据传输速率、网络稳定性及抗攻击能力进行分析,证明了该方案具有较高的可靠性、安全性及工程实用价值。目前3G无线网络作为有线网络的重要补充,已经在四川电网统一电能质量监测系统中成功应用。     

Novel anomaly detection approach for telecommunication network proactive performance monitoring

The mode of telecommunication network management is changing from “network oriented” to “subscriber oriented”. Aimed at enhancing subscribers’ feeling, proactive performance monitoring (PPM) can enable a fast fault correction by detecting anomalies designating performance degradation. In this paper, a novel anomaly detection approach is the proposed taking advantage of time series prediction and the associated confidence interval based on multiplicative autoregressive integrated moving average (ARIMA). Furthermore, under the assumption that the training residual is a white noise process following a normal distribution, the associated confidence interval of prediction can be figured out under any given confidence degree 1 - α by constructing random variables satisfying t distribution. Experimental results verify the method’s effectiveness.