数字化变电站信息传输时延上界计算方法

针对现有基于排队论的信息传输时延计算方法的不足,提出了基于网络演算的数字化变电站信息传输时延上界计算方法,分析了数字化变电站内信息类型和特性,建立了变电站内信息的漏桶模型,引入微流和级联网络的概念,应用网络演算理论,推导了普遍适用、形式统一的计算时延上界的解析表达式,据此可以在信息传输前准确判断传输时延能否满足时限要求。以一典型220kV数字化变电站为例,采用该方法得到了变电站内各种信息流的传输时延上界,表明本方法的有效性。该方法为构建满足时延要求的数字化变电站提供了理论依据。     

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。     

基于漏桶和服务分类机制的数字化变电站信息传输方法

针对基于IEC61850的数字化变电站的通信要求,提出了基于漏桶和服务分类机制的信息传输新方法。通过建立数字化变电站各种信息流的漏桶模型,在交换机内采用服务分类机制和严格优先级队列调度算法实现信息流的合理调度,并应用网络演算方法求解传输时延上界。最后以典型配置的变电站为例,验证了该方法的有效性和可行性。     

船舶综合电力系统监控网络实时性分析

针对船舶综合电力系统监控系统对数据传输的实时性需求,分析了数据流的特征,并按照实时性强弱进行了分类.对基于CAN和以太网的两层网络结构,在CAN网络使用固定优先级,而在以太网使用严格优先级队列机制确保实时数据的优先传输.为了评估网络的实时性能,基于网络演算理论对传输时延的上界进行分析计算,给出了各数据流的到达曲线和服务曲线,并得出最大时延的计算表达式.以一个典型的船舶电力系统为例验证了该方法的有效性,为构建合理的综合电力系统网络平台提供了理论依据.     

船舶综合电力系统监控网络实时性分析

针对船舶综合电力系统监控系统对数据传输的实时性需求,分析了数据流的特征,并按照实时性强弱进行了分类。对基于CAN和以太网的两层网络结构,在CAN网络使用固定优先级,而在以太网使用严格优先级队列机制确保实时数据的优先传输。为了评估网络的实时性能,基于网络演算理论对传输时延的上界进行分析计算,给出了各数据流的到达曲线和服务曲线,并得出最大时延的计算表达式。以一个典型的船舶电力系统为例验证了该方法的有效性,为构建合理的综合电力系统网络平台提供了理论依据。     

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TRDP的网络优先级调度优化方法研究

将实时以太网应用于列车是未来列车通信网络发展的必然趋势。基于应用列车实时数据协议(train real-time data pro-tocol, TRDP)的车载设备搭建列车网络系统模拟试验平台,研究列车通信过程中各子控制系统的时延特性。通过测试多种发送周期下过程数据和消息数据的网络诱导时延来分析网络性能表现,为改善对实时性要求较高的消息数据传输时延,提出一种优化的优先级调度方法。使用网络演算方法对TRDP协议默认优先级调度方法和优化方法分别进行时延上界推导,最后在试验平台上应用该优化方法的同时测得多组时延数据。两种调度方法下的测试数据对比结果表明,该优化方法可在满足其它优先级数据传输时延要求的前提下,将较高优先级消息数据的时延在本地和跨编组网络下有效减少8.621 ms和13.545 ms,以此验证了该研究对提升列车实时以太网络性能的可行性。     

基于OPNET的数字变电站通信网络实时性仿真分析

基于IEC61850标准的数字化变电通信网络架构和数据流,定量分析了数字化变电站通信网络的传输时延不确定性的诸多因素;采用OPNET建立了变电站通信网络动态仿真模型,仿真分析多种因素对通信网络传输时延不确定性的影响.     

贝叶斯网络在数字化变电站信息传输可靠性研究中的应用

在数字化变电站中,变电站信息传输的可靠性影响着变电站自动化和电力系统运行的可靠性。根据采样值信号、跳闸信号和文件数据三类数据信息建立变电站信息传输可靠性模型的贝叶斯网络,分别对星形和环形两种数字化变电站网络结构下的信息传输进行可靠性分析,使用贝叶斯特有的双向推理技术计算可靠性指标和系统失效时三类数据信息传输及元件的失效度,计算结果能够用来确定变电站信息传输的薄弱环节。     

电力信息物理系统中信息系统物理化的建模及分析方法

该文基于信息系统物理化的设想提出电力信息物理系统(cyber-physical power system,CPPS)中的信息流建模和计算分析方法。采用连续时间函数来刻画信息流的特征,并定义信息网络运行参数为流量累积函数、信息流速和时延。首先,基于遍历法搜索出信息流路径,建立信息流速矩阵的范式;然后利用改进的网络演算(network calculus,NC)特性赋值流速矩阵的元素;进一步采用流量累积函数表征信源数据发送规律,从而显式求解时延上界。最后将提出的信息流建模方法应用于智能变电站自动化系统的时延计算,通过与OPNET的仿真结果相比较,验证所提出模型的有效性,而且该方法可以提供定量分析指标以优化变电站组网方案设计中的信息流分布。