智能变电站通信系统的实时性和可靠性研究

【摘要】：智能变电站为智能电网提供标准的、可靠的节点支撑，作为智能变电站“神经系统”的通信系统是连接变电站内各种智能电子设备的纽带，其实时性、可靠性直接决定变电站的可用性。采用不同智能模型对其各项性能进行建模分析可有效提高整个系统的可靠性。本文通过理论分析和仿真实验，取得了以下主要成果： 建立了智能变电站内数据流的数学模型，分析变电站内报文传播时延构成及不确定特性，采用OPNET定量分析了不同因素下报文传播时延的不确定行为，探讨了VLAN技术对智能变电站通信网络实时性能的影响，结果表明，VLAN的设置在一定程度上降低了智能变电站通信网络的时延、控制了广播风暴的蔓延、提高了系统的安全性。 采用多服务台串联排队网络建立变电站层主控单元报文处理时延的数学模型，研究由紧急情况下缓冲区出现排队现象引起的时延不确定性，推导了主控单元缓冲区大小与丢包率、时延等性能指标间的解析关系，提出了满足报文丢失率和时延要求的缓冲区大小确定方法，并通过仿真实验验证了理论推导的正确性。 提出了基于服务分类机制和分形漏桶的智能变电站综合信息传输方法，利用分形漏桶对具有自相似特性的突发数据流进行流量控制，并应用网络演算相关理论计算端到端信息传输的确定时延上界及统计时延分布，对时延上确界进行了客观评价，为构建满足时延要求的通信系统提供了更好的理论工具。 建立了智能变电站通信网络过程层单间隔系统的模糊可靠性数学模型，引入T-S模糊门构造通信系统的T-S模糊故障树，通过基本事件的模糊失效率推导出系统失效的模糊可能性。该方法可用于解决零部件失效概率和系统失效机理的不确定性问题，丰富了传统的智能变电站通信系统可靠性评估方法。 提出了基于树增强型朴素可能性网络分类器的智能变电站通信网络运行状态评估方法。该方法将影响网络运行状态各指标的劣化度作为分类器的属性集，将通信系统的四种运行状态作为类型集，结合指标权重和岭形函数刻画单一实例对四种状态的模糊隶属度。实验证明该方法有较好的分类精度，为解决可靠性评估方法中零部件失效概率和系统失效机理的不确定性问题提供了崭新思路。 研究智能变电站通信系统的应用技术特点，确立通信系统的统一体系结构，分析其信息应用模式、通信网络的实时性、可靠性，采取合理的技术方案适应智能变电站试点工程的应用和发展，对于构建智能电网具有非常重要的意义。