基于层次结构的无线传感器网络时间同步研究

结合变电站运维管理的工业现场特点,和无线传感器网络时间同步协议的研究,提出了汇聚节点的双向时间同步定时偏差补偿与传感节点虚拟双向同步相结合的时间同步算法。在网络部署的初期,按照模型布置网关节点和汇聚节点,汇聚节点和传感节点采用不同的时间同步方法。仿真实验表明网络收敛时间和同步精度具有良好性能。     

CAN网络精确时钟同步方法研究

精确的时钟同步对于提高汽车CAN网络实时性有着重要影响。结合现有主从时钟同步算法和时钟同步的精度需求,提出基于＂时钟漂移率＂的时钟同步算法。在各节点时钟漂移率的基础上建立更新备用同步主节点优先表,有效地解决了在传统主从同步算法中主节点的选取和主节点失效的情况下网络开销过大的问题;同时能根据CAN网络当前运行状态反馈,通过修改权重因子,实时提高CAN网络时钟同步精度在10 s以内。仿真实验说明,该方法以较小的软件开销实现了高精确度的时钟同步。     

用于变电站运维人员定位的时间同步算法研究

在无线传感器网络(WSN)中,时间同步是测距定位的前提条件,直接影响着测距的精度。以变电站室内操作人员定位为特殊应用背景,研究具有微秒级同步精度、低功耗的时间同步方法。通过对RBS、TPSN、DMTS及FTSP等各种典型时间同步算法的比较,提出一种针对参考节点和目标节点采用不同时间同步算法,基站与目标节点采用双向通信,参考节点采用侦听方式来实现时间同步。在保证全网的高时间同步精度的同时,也大大降低了传感节点的能耗。实物测试结果表明,所提方法与经典同步方法RBS具有相同的时间同步精度,并且大幅降低了同步开销,可以满足仅携带少量有限能量传感节点的需求。     

基于PTP协议的列车通信网络时间同步优化研究

目前列车通信网络支持的网络时钟协议,时间同步精度只能达到亚微秒,无法满足当前列车各节点时间同步精度的需求。针对上述问题,本文提出将精确时钟协议应用在列车通信网络中。为了实现低偏差范围情况下的高同步精度,本文在传统PI控制算法基础上,在改进的时钟伺服系统中提出多模型PI控制优化算法,设定比例系数KP和积分系数KI的阈值极限值,推导阈值极限值与PI输出补偿值的定量关系,进而补偿从节点的时间偏差。最后,以某列车通信网络场景为研究对象在OMNeT++仿真平台进行建模仿真,分析主从节点时间偏差值。与传统PI控制算法得到的时间偏差值相比,列车通信网络中各节点的时间偏差的改进值均在30ns以内,同步偏差最低可达1.38ns,验证了所提算法的优越性。     

用于船舶综合电力系统同步测量的高精度PTP混合时钟同步方法

为了满足船舶综合电力系统同步测控亚微秒级的精度要求,通过分析各种时钟同步协议的优缺点和传统时钟同步方法对船舶同步测量的局限性,提出一种基于IEEE1588协议的卫星时钟同步与时钟同步频率补偿算法相结合的混合时钟同步方案以实现同步测量。所提方案以环星型拓扑结构的交换式以太网为背景,基于集成IEEE1588协议功能的以太网收发器设计了同步测量节点,并研究了一种频率补偿算法,可以动态地对时钟节点的晶振频率进行补偿,使时钟具有良好的守时性,保证了主从时钟的偏差恒定。通过仿真分析和试验对同步偏差性能进行测试,结果显示同步精度维持在±200 ns以内,达到了IEC61850关于同步测量的标准,满足了船舶综合电力系统时间同步的需要。     

无线传感器网络能量有效精度可控时间同步

针对无线传感器网络对时间同步低能耗的需求,以及不同时间同步用户对同步精度要求的不同,提出了一种能量有效精度可控时间同步方法.基于GPA算法构建网络的PS向量,结合PBS实现网络节点的时间同步分组传输,减小网络同步分组数据的传输量,降低时间同步的能耗;通过联合极大似然法估计节点间的相位偏移和频率偏移,为高精度时间同步提供保证;基于最大频率偏移估计获取网络同步误差,通过RBF神经网络控制器实现同步周期和同步分组次数的实时调整,在保证同步精度的前提下降低同步算法的能耗.最后,通过实验验证了算法的有效性。     

基于RPR数字化变电站秒脉冲同步方案

针对IEC61850标准所定义的过程总线上采样值高精度同步要求,提出一种基于弹性分组环(RPR)双环的数字化变电站秒脉冲(PPS)同步方案。在该方案中,RPR节点分为主、从2种节点,主节点接入源秒脉冲,从节点负责恢复PPS输出。PPS上升沿采用以太网物理层编码中的保留控制字K28.6表示,以抢占式高优先级(无延迟抖动)在RPR双环上同时传输;并采用主节点预补偿方式消除传输延迟的影响。对PPS恢复方案的误差进行了分析,给出了现场可编程门阵列(FPGA)的设计方法,采用硬件描述语言Verilog HDL设计,并用Modelsim软件做了仿真验证。结果表明:基于RPR双环的PPS恢复精度可以达到纳秒级;该方案使数字化变电站的过程总线和时钟同步网络合并成为可能。     

计及换流站运行方式的交直流混合配电系统潮流计算方法

针对含有VSC-MTDC的交直流配电网络,在充分考虑交流侧三相不平衡建模和VSC换流站运行控制方式的基础上,提出了一种交替迭代潮流计算方法。讨论了潮流计算时换流站主从控制、下垂控制等多种运行方式下的节点等效处理方法。在交流潮流计算时,将换流站等效为虚拟发电机节点,并采用了可计及三相不平衡的潮流计算方法。通过对改进的IEEE13节点算例的计算分析,表明所述方法可以灵活处理交直流配电网主从控制、下垂控制等多种运行方式并快速收敛,同时通过多端直流可以有效降低分布式电源接入对交流电压分布和三相不平衡的影响,在此基础上可以进一步开展交直流混合配电网三相不平衡补偿控制与运行优化方面的研究。     

基于辅助问题原理的改进分布式无功优化方法

对于电力系统多区域分布式无功优化问题,辅助问题原理(APP)是一种有效的解决方法.从分布式无功优化模型和APP方法的本质出发.分析现有分布式无功优化文献中子区域的局部平衡节点和收敛精度对全局收敛的影响.提出子区域中舍弃局部平衡节点和动态调整子优化问题收敛精度的策略,以提高APP方法在分布式无功优化中的应用效率和算法的整体收敛速度.通过多个IEEE算例仿真,验证了所提策略的正确性和有效性.     

汽车CAN网络时钟同步方法研究

良好的时钟同步是汽车CAN网络可靠运行的关键.在分析常见主从同步和协商同步的基础上,提出了"前期协商"时钟同步方法,以同步主节点优先级表为基础进行节点之间的协商,选择时钟主节点.最后仿真实例表明:该方法在保证可靠性的前提下,仅用较小的软件开销便可实现精确度较高的时钟同步.     

基于配网功率预估的输配网全局潮流计算

在输配网全局潮流计算中,当前的需求是有效减少配网潮流计算量并保证收敛精度。对此,提出一种基于配网功率预估的输配网全局潮流计算方法。首先,建立边界点交互功率预估函数,在此基础上构建主从迭代和预估迭代交替使用的输配网潮流计算模型,通过主从迭代得到配网功率和边界点电压,求解功率预估函数参数进行预估迭代,减少了主从迭代次数。在潮流迭代的过程中不断修正预估函数,使功率预估值不断逼近真实值,保证了潮流的收敛精度。采用修正函数对配网潮流计算初值进行修正,使初值更接近真实值,减少了每次主从迭代中配网子迭代次数。仿真及其分析表明,所提方法在提高计算速度方面效果非常显著,同时计算结果具有很小的误差。     

考虑等效拟合特性的输配电网全局潮流计算方法

为缩短大规模输配网潮流计算所需的收敛时间,本文首次提出了基于配网潮流特性等效拟合的输配网全局潮流计算方法。首先,详细分析配电网等效拟合的原理,构建考虑电压功率特性的配网潮流拟合函数;然后建立主从分裂与主从合并交替使用的输配网潮流计算模型,其计算过程将主从迭代与配网潮流拟合迭代相结合,在迭代过程中求解拟合函数,并可不断修正其参数,缩小拟合误差。该方法以配网拟合结果和主从迭代精确结果交替作为边界点协调信息,无需每次潮流计算都进行主从迭代,减少了潮流计算量,加快了潮流收敛,计算结果精度高。仿真算例验证了所提方法的可行性和有效性。适用于当前规模庞大的输配网全局潮流计算。     

基于电力OTN和PTN传输网的全网时间同步方案

电力系统已开展OTN骨干网的建设和PTN的试点工作,为实现电力OTN和PTN传输网的全网时间同步方案,将OTN定位为核心层,将PTN定位为汇聚层和接入层,将PTP标准应用于省级电力传输网的全网对时。选用支持PTP标准的OTN和PTN设备组网,同步建设电力时间同步管理系统,在各变电站闭环监测对时精度和时钟状态,在省网层面统一管理全网时钟,使全网时间同步精度能达到亚微秒级。     

基于SDH网络的时钟同步链路规划

目前,我国的通信网络已基本实现数字化,传输和交换都是数字设备.随着电力通信网的快速发展,SDH传输网承载的业务也在不断地拓展,而时钟同步则是SDH网所必须解决的问题.同步网络结构上可分为准同步网络、主从同步网络以及混合同步网络3种.为提高网络的稳定性,一般都会同时规划好主用及备用时钟链路.针对主从同步网络,提出了一种时钟同步链路的规划方法.先通过最小生成树Prim算法规划主用时钟链路,然后在此基础上利用最小环算法规划备用时钟链路.最后在MATLAB上对该规划方法进行了仿真,并应用于示例拓扑,验证了该方法的正确性、可靠性.     

高斯-快速解耦潮流算法

高斯法潮流计算中,PV节点转化为PQ节点易造成计算收敛缓慢,对此文中提出了应用快速解耦法处理网络中PV节点的方法。该方法应用传统高斯法处理PQ节点,利用高斯消元法消去网络中的PQ部分,得到了一个由PV节点和平衡节点组成的网络,然后用快速解耦法求解这个网络,从而实现了算法的快速收敛。该方法有恒定的雅可比矩阵、且内存占用量小、收敛可靠、计算速度快。     

分布式电力电子高速环网时钟同步技术研究

对于大容量的电力电子装置,采用分布式的模块化控制方案已是一种趋势。由于分布式电力电子装置的分散化控制结构,需要实现多个分布时钟的高精度时钟同步。文中针对级联H桥变换器提出了一种分布式实时以太网高速环网控制结构,并在UDP协议的基础上制定了相应的环网通信协议,通过分析环网主从站设备间的时钟偏差,提出了高精度的主从站设备的时钟同步方案。最后,根据提出的同步方案搭建了以太网高速环网控制测试平台,通过实验结果验证了主从站的高速环网通信和高精度时钟同步,且时钟同步精度在25 ns以内。     

基于HPLC通信的配电场域网时间精准同步策略

配电场域网内各节点高精准的时间同步,是实现其业务实时性与精益化的重要技术支撑。针对基于高速电力线宽带载波通信的配电场域网,文中设计了一种时间逐级逐步精准同步策略。首先,通信主站通过远程通信网对场域网中心节点实时校时,使其成为场域网主时钟;其次,依托该场域网低时延性、广播机制和网络基准时间,对网内各节点时钟的时间和频率进行精准监测并获得其偏差;然后,通过重新标定节点时钟温补系数方式调整时钟频率,使节点时间在一个校时周期内逐步达到同步;最后,在实验室和应用现场对该场域网时间同步性能进行测试。测试结果显示,该场域网时间同步准确度在±0.23 s/d以内,比窄带电力线载波配电场域网提高了28%,且避免了在时间同步过程中出现时间空档或时间重复现象。