电力物联网中5G边缘计算技术的研究

为解决电力物联网中海量设备接入诉求,云服务器集中处理架构逐渐向边缘计算模式演进,电力物联网演进为云、网、边、端四层模型。本文根据现有电力业务类型和传输需求,分析了电力物联网中边缘计算面临的技术难点,提出采用基于时隙的灵活调度,并结合自时隙结构和灵活时隙配置等方案改进边缘计算网络中的端到端时延;采用基于5QI配置及ARP优先级方案提升电力物联网中业务保障效果,采用业务安全隔离是保障电力业务安全运行。文章最后给出了基于5G技术的边缘计算网关体系架设和技术特点,指出可以充分利用基于5G的创新技术,提升电力物联网中边缘计算有效性和安全性,满足电力物联网蓬勃应用的需要。     

电力物联网移动边缘计算任务卸载策略

由于云计算框架中的传播延迟无法满足电力物联网对低延迟和可靠性的要求,在移动边缘计算框架的基础上,提出一种基于电力物联网的云-边缘网络结构,并对业务响应时延进行建模。通过约束优化和改进遗传算法相结合求解优化模型,得出最优计算卸载策略。通过仿真进行对比分析,验证提出的移动边缘计算卸载策略的有效性。结果表明,该策略在提高业务处理可靠性的同时,也大幅度降低了故障情况下业务响应时延,与仅重传策略的延迟性能相比,该策略延迟性能提高了6.4%。综上,该研究可对电力物联网的发展提供一定的参考和借鉴。     

边缘计算在电力物联网中的应用

<正>随着电力物联网的发展，设备智能化程度越来越高，为满足业务终端的需求，边缘计算作为云计算的扩充在电力互联网中得到应用。介绍边缘计算的关键技术，分析电力物联网中存在的问题，讨论边缘计算的优势，阐述边缘计算在电力物联网中各类场景中的应用。     

基于5G的云边协同防误系统在鞍钢变电所的应用

遵循"电力物联网"思想,运用5G、物联网、云计算、边缘计算等技术,建立变电所防误子站、移动终端与云平台的电力互联和人机交互,打造具有"防误子站智能成票、云边联合在线防误、移动终端无线开锁、业务在线化管控"等特征的防误系统,提升变电所倒闸操作效率和防误管控水平.     

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。     

面向电力物联网的5G移动边缘计算任务卸载方法

由于传统云计算范式已无法满足电力物联网日益增长的计算需求,文章引入5G移动边缘计算用于实现计算任务的就近处理,并将长期能耗约束与业务优先级考虑在内,将其中的任务卸载问题建模为长期时延优化问题.进一步利用Lyapunov优化将之转化为一系列短期的确定性优化问题,并对其理论上界加以分析,利用基于梯度价格的拍卖算法,可实现通...     

面向软件定义网络的配电边缘计算终端优化部署方法

为增强配用电物联网的业务支撑能力以及节省经济成本,提出了一种面向软件定义网络(software defined network, SDN)的配电边缘计算终端优化部署方法。电力无线专网基站具有丰富的数据流与业务流,利用无线基站站址部署配电边缘计算终端具有显著的优势。首先,介绍了面向软件定义网络的配用电物联网边缘计算架构,建立了配用电物联网的业务、智能终端和边缘计算终端等要素模型。进一步,考虑边缘计算终端、智能终端以及SDN控制器的通信方式约束、边缘计算终端的服务延时和硬件配置约束,以年均设备成本和年均运行成本之和为目标,建立了配电边缘计算终端优化部署模型。最后,基于多场景的算例仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于计算卸载的电力物联网能效优化研究

基于异构网络架构,考虑基于三层计算的电力物联网移动边缘计算架构,构建了各层计算的能量消耗模型和延迟模型,实现智能移动设备的任务从本地计算卸载到小基站的边缘服务器和宏基站边缘云服务器进行计算。针对电力物联网计算卸载的能耗最小化问题,采用变量替换分解问题,并利用目标函数单调性进行理论推导,得到优化的参数解。仿真结果表明,通过与其他方案相比,所提优化方案可以在较小的延迟条件下,实现优化的节能效果。     

泛在电力物联网智能感知关键技术发展思路

智能感知是泛在电力物联网的数据入口,在泛在电力物联网建设中扮演着极其重要的角色。该文通过抽象化泛在物联网的信息论表述,量化比较了泛在电力物联网在数据传输容量上的优势,综合估算了智能感知网络规模,预测需要在此基础上解决海量异构多源数据融合、信息安全防护等问题。探讨了泛在电力物联网边缘算法的可分解性与下沉系数,定义了描述边缘算法可分解程度的范式,举例电力常用算法在泛在物联网边缘分解后的计算效率。讨论了智能感知在时空、类型、准确度的信息增益,以此为数学前提分别叙述了泛在电力物联网智能感知技术在通信网络、边缘计算、深度感知3个维度的发展思路,在此基础上讨论了泛在电力物联网的实际应用场景。     

基于边缘计算的智能用电管控系统设计及应用

随着智能电网的发展,在电力管控领域物联网设备正在广泛普及.物联网设备种类、特性、功能的多样性不仅融汇了详细的大数据,还对系统管控的实时性、兼容性、大数据处理能力均提出挑战.因此,文中研究一种电力物联网系统中嵌入边缘计算技术,对海量智能用电数据进行就近处理,避免大量数据传输导致通信通道的堵塞,满足电力物联网对快速响应、精准执行的特殊要求.文中阐述了所提出的数据库、边缘计算服务器和数据处理的流程和所达到的优化设计,为物联网智能终端设备的异构性问题提出了解决方案,增强兼容性和边缘数据实时处理能力.实践证明所提出的技术能提供安全、快捷控制方式的同时,也使得系统具备更强的用电信息大数据采集能力.     

Reactive power pricing: a conceptual framework for remuneration andcharging procedures

A new electrical sector regulation is being implemented in different countries all over the world. The new regulation stresses the role of competitive markets for the procurement and remuneration of ancillary services. Among these services stand the ones associated with reactive power supply and transmission network voltage control in order to maintain the required system security levels. The object of this paper is twofold. On one hand, reactive power supply and voltage control services, which today are bundled, are decomposed in two types: (i) voltage profile management and reactive dispatch, and (ii) voltage regulation. A theoretical approach based on marginal pricing is proposed in order to clarify the principles to remunerate the suppliers and to charge the consumers of these services. On the other hand, a practical organization of reactive supply and voltage service markets is presented to be implemented in a competitive environment     

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.     

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.     

基于供需双方竞标的辅助服务交易新机制

在竞争的电力市场中,各发电公司、电网公司和供电公司分属不同的经济实体,这导致在系统运行、规划和设计中对于系统安全可靠性因素的考虑与传统电力系统存在着巨大的区别。市场环境下的电力交易应由供需双方共同确定,基于这一原则,作者通过求取辅助服务所导致各节点供(用)电可靠性增加值及用户乐于为该可靠性增加值所支付的费用,在电网安全性供给方与电网安全性需求方(即辅助服务提供商与对电网安全性提出要求的用户)之间建立了一种等价关系,使得用户对电网使用的安全可靠性和提供辅助服务之间具有了可比性。以此为基础,在电力系统运行中提出了一种基于供需双方竞标的辅助服务交易新机制。最后,以IEEE32机24节点可靠性测试系统为例,检测了所提模型的合理性及算法的可行性。     

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。     

基于区块链的电力物联终端信任共识方法

电力物联网(PIoT)智能终端安全机制是当前能源互联网发展的难点与热点.信任管理是提高终端攻击防御能力的关键环节,但目前已有方法缺少对信任参数的安全存储和多元评价主体的相关研究.文中提出一种基于区块链的电力物联终端信任共识方法,能够评估终端可信度并应对多种恶意攻击.首先,基于联盟区块链设计PIoT信任共识系统架构,增强信任参数的可靠性.其次,基于Beta分布建立多元信任评价主体机制,用熵值为不同评价主体分配动态权重,得出更准确的综合信任值.然后,提出5条共识机制准则和记账权选择机制,深度融合区块链技术与信任管理方法,为电力终端安全提供双重保障.最后,通过实验验证了所提方法的有效性.     

Evaluation of the marginal outage costs in interconnected andcomposite power systems

The structure of electric utilities is undergoing dramatic changes as new and expanded service options are added. The concepts of unbundling the electric service and offering customers a range of new services that more closely track actual costs are expanding the options open to customers. Spot pricing provides the economic structure for many of these new service options. An important component of spot prices is the marginal outage cost incurred by customers due to an incremental change in load. This paper presents a formalized approach of calculating the marginal outage cost in interconnected generating systems and composite generation and transmission systems using quantitative reliability techniques. The effects of selected pertinent factors on the marginal outage cost in composite systems are also presented. The proposed methods are illustrated by application to the IEEE-Reliability Test System (IEEE-RTS)     

A combined framework for service identification and congestionmanagement

Service identification and congestion management are important functions of the ISO in maintaining system security and reliability. Most approaches in the literature solve the problem sequentially, which may lead to an under or over-estimation of the service requirement and transaction curtailment. A few of them do it iteratively which is quite time consuming. In this paper, a combined framework for service identification and congestion management is proposed. The ideal objective function is to maximize the overall profit of all market participants. Practically, an upper bound cost minimization is suggested and has been applied to identify two of the services, the reactive support and real power loss services, in case of congestion. The service costs plus the congestion cost are minimized. Results show that the proposed approach results in a smaller transaction curtailment. The curtailment also depends on the relative cost of congestion with respect to the cost of services     

A framework for UMTS air interface analysis

An integrated approach is presented for uplink and downlink air interface capacity evaluation and traffic analysis for the multiservice Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). Within this framework the effects of both soft handoff (SHO) and fast power control (FPC) are considered. The canonical capacity of any given service, defined as the maximum number of concurrent users of that service, is derived; and the network total load is described as a function of this parameter and the number of concurrent users. The concept of virtual slots is defined within this integrated framework to obtain an accurate estimate for the blocking probability of each service type. A number of case studies are also presented to compare the results of utilizing the proposed framework with the results of network simulation. This comparison demonstrates the accuracy and usefulness of the proposed approach for network design and dimensioning.     

车联网中基于任务紧急性的联合卸载方案

在车联网中,任务卸载可以有效地解决车辆的存储资源和计算资源不足的问题,单个的 MEC(mobile edge computing)服 务器通常无法满足车辆密集区域的任务卸载需求。 针对上述不足,设计了一种多 MEC 服务器的联合卸载方案( joint offloading method based on task urgency, JOMTU)。 车辆递交任务卸载请求给本地 MEC 服务器时,后者在负载严重的情况下,会根据任务 的紧急性和服务器负载情况等因素,将任务发送给附近 MEC 服务器处理以满足任务的截止日期要求。 仿真实验结果表明,与 传统的方案相比,所提出的方案将系统的整体任务失败率降低 17%,并且优化了整个网络的服务器负载情况、增加了网络的可 靠性。