精准负荷控制在电力5G环境中的应用

精准负荷控制属于电网生产大区业务,要求和其他管理大区业务完全隔离.毫秒级精准负荷控制对通信网络的关键需求是毫秒级的超低时延,5G技术具有低时延、高可靠性的特点,理论上能够满足精准负荷控制的要求.基于此,研究5G的网络切片技术和低时延技术,并且基于5G技术,对负荷控制业务进行了分析和研究,结果表明5G技术能满足负荷控制业...     

5G环境下差动保护在电力系统中的应用

由于面临业务需求差异化,应用场景多样化,以及网络设备异构化的挑战,电力物联网的构建需要引入网络切片、边缘计算、灵活回传以及低时延技术等5G关键技术来实现灵活、差异化的通信能力。针对这些问题,本文研究了5G网络的关键技术,研究了差动保护业务在5G环境中的应用,并设计了移动边缘计算平台,使信息流无须回传至5G核心网、在网络的边缘就能完成信息的交互与传输,满足配网差动保护对端到端通信通道10～12 ms的时延要求。该方案能够取代光纤通信进行配网差动保护装置之间实时通信,为泛在电力物联网接入网低时延、高可靠应用场景提供解决方案。     

基于SDN与NFV的电力5G网络切片差异化资源分配方案

基于SDN与NFV技术框架,以满足电力多业务差异化需求为目标,设计了面向大规模采集类业务、低时延电力工控业务、移动大带宽巡检类业务等场景的电力5G网络切片方案;建立了从电力业务需求到网络切片通信、计算资源的映射模型,揭示了两者之间的作用机理与转换关系.以电力多业务传输带宽、时延以及计算资源需求为约束条件,建立了电力5G多业务网络切片运行经济性最优数学模型,提出网络切片通信与计算资源的联合分配算法,实现了电力网络切片资源高效、经济利用.     

基于时间敏感网络的变电站通信网络最大时延计算方法

基于IEC 61850智能变电站业务的通信需求和时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)的基本原理,应用TSN技术保障变电站通信业务的实时性。基于TSN流调度协议IEEE802.1Qbv的交换机转发原理建立了信息流服务曲线,基于变电站通信网络报文传输特性建立了信息源到达曲线,利用网络演算理论,提出了变电站报文传输的端到端最大时延计算方法。通过不同层次的变电站通信网络仿真分析,结果表明TSN技术满足了变电站业务的通信需求,尤其在保证关键控制命令等时间敏感业务传输的实时性方面具有明显优势。所提出的最大时延计算方法为智能变电站应用TSN的时延分析提供了理论计算依据。     

基于5G通信网络的精准负荷控制系统

为有效解决3G/4G网络时延过长、带宽不足等问题,提出一种基于5G通信网络的精准负荷控制系统。首先,介绍了基于5G通信网络的精准负荷分层控制系统架构,提出了基于5G通信网络的精准负荷控制系统设计方案;然后,分析研究了基于5G通信网络的精准负荷控制通信体系架构及协议,并总结了系统的创新性;最后,通过验证表明,系统能够通过无线5G网络上传可切负荷量和用户侧终端状态信息,实现可切负荷量的计算,并依据核心控制策略,实现控制命令的下发和执行。相比光纤通信系统,无线5G通信具有建设成本低、业务接入灵活的特点,为大用户和海量柔性负荷数据的泛在接入控制、安全传输和快速响应提供了较好的解决方案。     

电力5G低时延技术在电力系统中研究与应用

配电网稳定保护业务通信须经过多次无线传输和核心网转发,导致时延累积环节多、时延控制难度大和通信丢包率较高等问题。针对这些问题,基于双路径传输技术,开展5G低延时、低抖动技术和5G承载调控业务的关键技术研究,形成5G承载电力控制业务的核心技术,研发基于实时操作系统和5G时钟同步的高精度授时网关,并在实验室测试时延、抖动和丢包率等参数。测试结果表明,所提技术可实现5G无线双路径传输、降低丢包率和时延,为配电网稳定保护业务规模化应用进行技术验证。     

基于RPR的变电站通信系统传输时延上界计算

为了确定基于弹性分组环(resilient packet ring,RPR)的变电站通信系统实时性是否满足IEC 61850标准的要求,使用网络演算理论推导出各种业务在采用双缓存媒体控制(medium access control,MAC)策略的弹性分组环中传输时延上界的计算方法,并以典型变电站为例,计算得到了变电站内各种数据流的传输时延上界。计算结果为:使用吉比特弹性分组环作为过程总线,当网络负载率小于80%且节点数达到上限时,实时业务的传输时延上界小于2.5ms;使用吉比特弹性分组环既作为变电站总线又作为过程总线,当最大报文长度和网络节点数达到上限时,实时业务的传输时延上界为3.5ms左右。网络演算和OPNET仿真结果表明:基于弹性分组环的变电站通信系统能够满足IEC61850标准的要求。     

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。     

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。     

微功率无线通信技术在电力线路中的适应性分析

在输配电线路现场通信网络中,微功率无线通信技术需要解决远距离传输带来的适应性问题,也需要支持电力信息处理的时间同步。文中讨论了以IEEE 802.11g(2.4GHz)为代表的微功率无线传输技术构建现场通信网络的技术方案,重点针对点对点组网拓扑下的通信吞吐量、时延进行了理论分析、计算机仿真,测试了设备远距离通信与时延和吞吐量的关系,并基于分析数据获得了微功率无线通信技术对IEEE 2030标准定义通信技术指标的适应性。针对电力信息的业务同步需求,提出了微功率无线在现场网络中的同步技术,对所提出的同步算法进行了性能分析和仿真。     

智能电网终端融合通信接入网切换策略

智能电网的发展,带动终端设备智能化发展,因此智能高效的边缘终端接入网络是建设智能电网的重要环节。电力线与无线通信都具有无须架设专门通信线路的优势,但它们的通信性能分别受到供电线路负载和地域环境的影响,两者融合通信可以大幅提升通信性能;依据电力业务类型和通信需求,提出了基于层次分析等算法的信道切换方法,将定量分析和定性分析相结合,对电力线与无线时延,带宽,丢包率等多种参数多指标进行综合判断并科学处理,通过仿真验证可实现多媒介异构网络的快速、平滑切换,从而保障电力系统多种通信接口信息交互的准确性,为智能电网终端监控的性能提升和业务拓展创造有利条件。     

基于信息年龄的变电站业务无线接入选择算法

为更好满足变电站中大规模设备接入和高可靠低时延业务传输需求,提出了一种适用于变电站业务的多频异构无线通信网络接入选择算法。首先构造了一个异构无线网络覆盖下的变电站场景模型,综合考虑变电站业务对于可靠性和有效性的需求。其次为有效提升接收到信息的新鲜程度,以平均信息年龄（Average Age of Information,AAoI）作为无线网络接入选择的优化目标函数,提出了基于信息年龄的变电站业务接入选择优化问题。最后利用深度Q学习（Deep Q-Learning,DQN）方法求解该问题,以获得最佳的接入选择方案。通过对应用实例与试验数据的分析可以看出,所提出的接入选择优化理论和算法,可以降低业务传输时的平均信息年龄,提升数据的新鲜程度。     

计及通信资源优化的电力线载波通信路由算法研究

基于电力线载波技术的用电信息采集系统实现全网信息可交互,为负荷需求侧响应、预付费管理、配变监测分析等业务的数据和控制指令提供必要的通信通道,是电力系统实现智能化的关键技术之一。随着电网规模的增大、业务类型和数据量的增多,无论是窄带载波还是宽带载波都将呈现出信道资源紧张,传输能力下降的问题。为保障用电信息采集数据的准确可靠传输,基于业务区分服务模型,本文提出一种计及通信资源优化的电力线载波通信路由算法。算法实现了对不同类型业务的快速分组和传输路径区分计算。根据电力线载波通信网络当前资源现状,同时考虑不同业务类型的QoS需求而制定多目标函数,使业务能够全局优化使用通信资源,在一次路由中满足多服务质量需求。通过实验仿真,证明了本文所提出算法在优化网络资源方面具有较优性,并能够有效避免网络拥塞和传输数据丢失的发生。     

基于最小路径选择度的电力通信网络路由优化策略研究

针对电力通信业务对服务质量和可靠性的要求越来越高,在软件定义网络的基础上提出了一种基于最小路径选择度的电力通信网络路由优化策略.将基于图形卷积网络的链路带宽占用率预测模型的预测结果与三角模算子相结合得到路径选择度,作为电力业务传输路径选择的依据,实现了电力通信网链路资源的动态分配.通过仿真与传统的路由优化策略进行丢包率...     

利用无线宽带技术构建智能配网通信接入方式

智能化电网通信传输平台能实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理,已成为智能化配网调度生产不可或缺的重要支撑.绍兴电力局利用无线宽带技术,完美解决了配网通信“最后一千米”的接入问题.文章介绍了绍兴电力局建设的无线宽带接入网工程,成功实现了智能化配网通信的无线接入,满足了更加快速、便捷、安全的数据传输...     

面向泛在电力物联网的无线通信接入技术

面向离散分布的海量电力业务终端的接入需求,灵活可靠的接入技术是实现电力业务泛在物联、信息高效的关键。针对现有无线接入终端接口单一、种类繁多、难以满足电力规范等问题,文章提出一种LTE（long term evolution）230电力终端无缝透传接入技术,目的在于搭建电力业务终端至主站系统之间的通信桥梁。该技术采用LTE230无线通信模组,实现通信底层技术与电力业务的融合,把业务数据封装为无线帧以透传的方式发送至其他网元,为电力业务定制开发,兼容多种业务通道接口,可扩展性强,业务应用广泛。结合电力无线专网工程应用场景,验证了该接入技术的时效性及准确率等指标均可满足电力业务需求。     

智能配电网通信技术应用原则研究

文章从智能配电网业务及通信需求分析出发,结合配电网通信技术特性,提出配网通信技术应用原则,为配电网通信网络规划、建设等提供参考。根据智能配电网业务的通信特性将配电网业务分为保护类业务、控制类业务、信息监测类业务和视频类业务;分析配电网常用的光纤通信、中压载波、无线公网、无线专网等通信技术的通信时延、通信带宽、通信安全性、通信可靠性等特性,最后给出配网通信技术的应用原则。     

利用公共通信网络拓展电力通信服务

随着电力企业信息化进程不断推进，电力通信主体已发生变化，业务网和接入网的缓慢发展制约了这一变化。文章从电力通信网发展的现状和实际需求，以及公网移动通信的发展情况出发，简要地介绍了利用移动通信网络数据传输功能(GPRS、SMS等)来解决电力系统通信边缘网络的业务接入。文章还提出了利用SMS／GPRS的企业内部应用系统的具体实现方式，为进一步拓展高效、经济的电力通信服务做出有益的尝试。     

LTE技术在智能配电网中的应用研究

电力系统建设“重发、轻供”的局面,导致配网结构薄弱,缺少有效的技术手段对配网信息进行实时监测,造成区域负载不均衡和停限电等现象.随着配电系统自动化、智能化的发展,迫切需要一个满足配电网智能化要求的接入层通信平台.文章提出基于LTE技术的配电网接入层通信系统架构,根据配电系统监测监控、预测预警、动态决策、综合调度等多种业务进行隔离服务,针对数据传输过程中高可靠性、低时延等需求,对LTE技术在配电网中的应用提出了优化方案.