【摘要】：在構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的背景下,電力通信網(wǎng)作為承載智能電網(wǎng)和未來能源信息交互的基礎設施,對可靠性的要求越來越高。智能電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)、業(yè)務特性和信息流向分布,決定了電力通信網(wǎng)的形成和資源配置;而電力通信網(wǎng)的可靠性程度,直接影響了智能電網(wǎng)發(fā)展和運營的水平。電力通信網(wǎng)的可靠性需要在物理拓撲、網(wǎng)絡性能、業(yè)務部署等方面進行規(guī)劃和優(yōu)化來保障。因此,面向智能電網(wǎng)開展通信網(wǎng)絡可靠性保障關鍵技術的研究,具有重要的理論意義和實際應用價值。通信網(wǎng)可靠性研究可分為可靠性分析評估和可靠性保障提升兩個環(huán)節(jié),當前研究集中在可靠性分析評估方面,缺少可靠性保障提升方面的研究成果。本文分析了智能電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡可靠性在物理層、網(wǎng)絡層、業(yè)務層所呈現(xiàn)的不同特征,從經(jīng)濟成本控制、網(wǎng)絡資源利用、業(yè)務風險分布和級聯(lián)故障影響等四方面深入研究了智能電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡可靠性保障關鍵技術,提出了面向電力通信網(wǎng)物理層、網(wǎng)絡層、業(yè)務層等不同層面的可靠性保障方法和機制。本文的主要工作和貢獻包括如下:(1)在物理層可靠性保障方面,針對當前快速發(fā)展的智能配電網(wǎng)大量利用光纖通信組網(wǎng)時,存在的拓撲可靠性保障需求與經(jīng)濟成本控制之間的矛盾,提出了一種計及拓撲可靠性且以成本控制為目標的光纖組網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化方法。該方法在基于未來規(guī)劃站點位置的基礎上,結(jié)合已有網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu),綜合考慮網(wǎng)絡建設經(jīng)濟成本、拓撲可靠性、業(yè)務分布等因素,構(gòu)建網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型,并采用粒子群算法確定最佳的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)規(guī)劃和優(yōu)化方案。最后分別結(jié)合模擬環(huán)境、某地市實際光傳輸網(wǎng)這兩種環(huán)境下進行仿真,從成環(huán)率、經(jīng)濟成本等因素對規(guī)劃優(yōu)化方案進行對比分析,驗證了所提出方法能較好的兼顧經(jīng)濟性和可靠性,在不同可靠性保障要求下能夠做到經(jīng)濟成本最優(yōu)化控制。(2)在網(wǎng)絡層可靠性保障方面,針對智能配用電網(wǎng)中由于存在無線、PLC等多種異構(gòu)通信方式,導致的實時業(yè)務可靠性保障需求與網(wǎng)絡資源利用率低之間的矛盾,提出了一種面向可靠性和吞吐量的配用電通信網(wǎng)異構(gòu)資源優(yōu)化分配方法。在該方法中,基于無線Mesh和PLC兩種異構(gòu)通信資源,首先提出了將業(yè)務數(shù)據(jù)處理服務映射到無線Mesh和PLC網(wǎng)絡的配用電通信虛擬化場景,再通過分析業(yè)務與網(wǎng)絡間的承載映射關系,設計了網(wǎng)絡虛擬映射模型,以實時業(yè)務可靠性需求下最大化業(yè)務吞吐量為目標函數(shù),以網(wǎng)絡資源映射關系為約束條件,建立了優(yōu)化問題模型,最后采用遺傳算法與啟發(fā)式算法確定虛擬網(wǎng)絡資源的優(yōu)化分配方案。通過仿真實驗,驗證了該方法能較好的兼顧網(wǎng)絡資源利用率和實時業(yè)務可靠性,在保障實時業(yè)務可靠性的前提下,能夠提升網(wǎng)絡吞吐量及資源利用率。(3)在業(yè)務層可靠性保障方面,針對電力通信網(wǎng)中運行著大量生產(chǎn)控制類和管理信息類業(yè)務,存在著重要業(yè)務通道可靠性保障需求與業(yè)務運行風險分布不均衡的問題,提出了一種面向業(yè)務可靠性的負載均衡路由優(yōu)化機制。在該機制中,在分析業(yè)務與網(wǎng)絡的承載風險關系的基礎上,構(gòu)建了通道路由負載優(yōu)化問題模型,提出了基于相對熵的TOPSIS改進法來確定業(yè)務重要度。以全網(wǎng)風險均衡度為優(yōu)化目標,兼顧全業(yè)務風險度、網(wǎng)絡風險度和負載均衡度,基于業(yè)務重要度提出了負載風險均衡的業(yè)務路由選擇算法,實現(xiàn)了新增業(yè)務路由的最優(yōu)化選擇。最后通過仿真實驗表明,無論針對單業(yè)務還是整體網(wǎng)絡,該機制均能夠有效降低網(wǎng)絡和業(yè)務整體的風險,能夠較好地兼顧重要業(yè)務可靠性需求與全網(wǎng)業(yè)務運行的整體風險。(4)在網(wǎng)絡與業(yè)務跨層保障方面,針對電力通信網(wǎng)與智能微電網(wǎng)之間設備供電和信息交互的相互依賴關系,存在著一方發(fā)生故障后可能形成級聯(lián)故障和故障傳播的風險問題,提出了一種基于相依耦合模型的通信網(wǎng)-電網(wǎng)級聯(lián)故障抑制機制。在該機制中,首先結(jié)合電力通信網(wǎng)與電網(wǎng)之間業(yè)務承載與供電依賴關系,構(gòu)建了面向電力通信網(wǎng)/電網(wǎng)的相依耦合網(wǎng)絡模型。針對電網(wǎng)節(jié)點故障后可能造成的級聯(lián)故障,基于相依耦合網(wǎng)絡模型,設計了網(wǎng)絡耦合級聯(lián)故障抑制算法,用來控制電力相關線路、節(jié)點電流變化范圍以及信息通道或通信節(jié)點失效數(shù)量,避免或減少發(fā)生次生故障,進而抑制級聯(lián)故障發(fā)生和故障傳播。最后通過仿真實驗,從故障后電能變化、通信失效數(shù)量等角度驗證了該算法的有效性,說明該機制在一定程度上可以抑制通信網(wǎng)和電網(wǎng)之間的級聯(lián)故障,進而可保障通信網(wǎng)-電網(wǎng)耦合網(wǎng)絡運行的可靠性。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM73;TM76

【相似文獻】

相關期刊論文 前3條

1 程佳宇;楊祖德;;客戶端環(huán)境可靠性保障機制[J];中國科技信息;2013年24期

2 承文;;加強可靠性基礎工作 提升可靠性保障能力[J];質(zhì)量與可靠性;2006年01期

3 黃汝存;山東省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)的建設[J];交通與計算機;2004年02期

相關會議論文 前1條

1 杜磊;鮑鵬;仵建平;吳勇;莊奕琪;;DC/DC變換器可靠性保障與評估新技術[A];第十四屆全國混合集成電路學術會議論文集[C];2005年

相關博士學位論文 前1條

1 邢寧哲;智能電網(wǎng)中通信網(wǎng)絡可靠性保障技術的研究[D];北京交通大學;2017年

相關碩士學位論文 前3條

1 王源源;嵌入式系統(tǒng)底層軟硬件可靠性保障技術研究及其應用[D];電子科技大學;2012年

2 顧清;網(wǎng)絡環(huán)境可靠性保障技術研究及應用[D];上海交通大學;2008年

3 洪明;MOS集成電路可靠性保障數(shù)據(jù)應用研究[D];南京理工大學;2008年

，

本文編號：2335518