Power Line Communications Networking Method Based on Hybrid Ant Colony and Genetic Algorithm

When solving the routing problem with traditional ant colony algorithm, there is scarce in initialize pheromone and a slow convergence and stagnation for the complex network topology and the time-varying characteristics of channel in power line carrier communication of low voltage distribution grid. The algorithm is easy to fall into premature and local optimization. Proposed an automatic network algorithm based on improved transmission delay and the load factor as the evaluation factors. With the requirements of QoS, a logical topology of power line communication network is established. By the experiment of MATLAB simulation, verify that the improved Dynamic hybrid ant colony genetic algorithm (DH_ACGA) algorithm has improved the communication performance, which solved the QoS routing problems of power communication to some extent.

偏远油气田现场的通信新技术应用及效果分析

针对偏远油气田现场没有电信网络覆盖,导致现场数据无法采集回传,作业现场管理存在盲区,依赖移动通信网络进行的过程控制系统PCS(Process Control System)巡检作业无法使用等问题,提出了不同生产场景下利用通信新技术解决偏远油气田现场数据传输的方法,包括电力线载波、无线微波、NB-IOT、LORA、北斗卫星、高通量卫星等传输方式,结合生产现场实际情况,对每种技术的适用场景、成本效益以及可能的局限性进行了综合评估,得出了在不同应用场景下最适合的通信技术方案。结果表明,采用通信新技术可以快速解决不同偏远生产现场的传输难题,降低传输成本,为企业数字化发展助力。

数据驱动的低压配电台区拓扑辨识技术综述

低压配网拓扑结构是新型配电网系统分析所关注的重点领域,高级量测体系建设为低压配网积累大量数据,数据驱动类方法备受关注。根据数据源类型不同,本文将低压配电台区拓扑识别方法分为两类:第1类基于电气量测量数据的机器学习与数据分析方法,包括相关性分析、聚类分析、数学规划和深度学习;第2类基于通信信号数据,利用电力线载波通信,采用调制信号、信号强度检测方法进行拓扑识别。最后,基于对现有方法的对比分析,对今后工作进行了展望,旨在为科研人员和工程技术人员提供参考。

基于智能电表HPLC模块96点数据的配网低电压治理方法研究

在现代电力系统中,配网低电压问题常由多种因素引起,包括不平衡负荷、过长的供电距离或设备老化等。这些问题不仅影响电能质量,而且会降低用户满意度和电网运行效率。而智能电表的广泛部署为实时监控和管理配网提供了新的可能。文章深入探讨基于智能电表高速电力线载波(High-speed Power Line Carrier,HPLC)模块96点数据的配网低电压治理方法,根据自动识别和分类低电压问题,开发数据驱动的电压调节策略,并结合预测模型和预防措施,提出一套综合治理方案。然后,通过系统测试,验证所提方法的有效性和实用性。

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。

基于自适应哈希函数的电力线载波通信网络终端功率控制方法

在对网络终端功率进行控制时,由于网络状态动态波动,通信网络终端功率的适应性调节能力较差,为此,提出了基于自适应哈希函数的电力线载波通信网络终端功率控制方法。考虑电力线载波通信网络的实际运行状态是动态波动的,为哈希函数设置了自适应机制,构建了自适应哈希函数,利用自适应函数对原始的电力线载波通信网络运行状态数据进行计算后,在可变的多混沌映射系统次迭代得到最终的哈希值。在电力线载波通信网络终端功率控制阶段,计算了处于蜂窝模式时和处于设备到设备(device-to-device,D2D)通信模式时,通信网络终端受到其他通信网络终端的干扰,并将其作为自适应哈希函数的输入值,将最终的哈希值一致作为参数调整基准,实现了对各通信网络终端功率的控制。在测试结果中,所提控制方法不仅有效降低了恒定通信条件下的网络终端功率上升幅度,同时有效降低了动态通信条件下的网络终端功率输出,具有较高的适应性调节能力。

基于宽带电力线载波的工控系统通信网络设计

基于宽带电力线载波通信技术,在低压电网配用电侧搭建了一套智慧工控系统通信网络。通过“宽带电力线载波(主干)+分布式传感网络(末梢)”的方式,以主从式信息采集节点为媒介,实现了工控中心对智慧工厂工业园区网内工业设备的智能控制与在线管理。根据工业园区电力线信道特性,重点设计了主从信息采集节点接口电路和耦合电路,在路由芯片中植入了一种不依赖于网络拓扑结构的动态组网算法。通过组网测试,对设计的工控系统主干通信网的组网能力进行了验证分析,认为基于宽带电力线载波的通信网能实现工控中心对在网工业设备的秒级信息读取和作业控制。动态组网算法可实现在网工业设备5级级联拓扑结构,具备较强的稳定性。

面向配电场域网的高可靠路由优化算法研究

配电场域网作为电力物联网的重要组成部分,是电力物联网“最后一公里”基础设施,解决电力物联网“最后一公里”的通信问题。为满足配电场域网控制类业务的高实时性和高可靠性需求,提高网络的覆盖能力和可靠性,文章提出了一种基于Dijkstra算法的高可靠、快速的路由优化算法。通过配电场域网的场域高速电力线载波和微功率无线两种通信方式的优势互补,节点通过混合路由表选择最可靠的通信链路传输数据,同时考虑了可靠性和实时性约束。仿真结果表明,该配电场域网高可靠路由优化算法有效增加了覆盖能力、成功传输业务数以及平均路由可靠性。

中压电力线载波通信系统及其应用研究

在10 kV终端通信接入网的主要通信方式中,光纤通信和无线公网通信存在覆盖盲点问题。而中压电力线载波通信则具有天然的全覆盖能力,能提高配电自动化及用电信息采集系统的覆盖率。对中压电力线载波通信系统的功能、架构、工作模式、组成及分层进行了分析,并归纳了它的三种组网方式,即与光纤网络融合组网、与无线公网融合组网及独立组网。实际应用效果表明,中压电力线载波通信系统及其组网方式能够有效满足配电自动化及用电信息采集业务数据的传输需求。

抑制用电负载噪声的低压断路器装置设计与应用

针对低压台区电力线载波信道易受居民用电负载接入噪声干扰,导致部分台区难以满足新型电力系统“源-网-荷”高效互动所需的实时载波通信需求的问题,提出一种抑制用电负载噪声的断路器装置设计与应用方法。首先对用电负载接入噪声特性及其对载波通信影响进行了分析;然后设计了抑制用电负载噪声的断路器装置,对断路器装置电路的原理和参数进行了详细设计,该装置在电表外置断路器基础上增加了低通滤波、阻抗匹配、载波信号旁路电路,在抑制居民用电负载噪声的同时构建连通户内电器和电表之间的载波信号旁路通道;最后结合典型案例台区对文中断路器装置的使用效果进行了分析。应用结果表明,该断路器装置可有效提升台区电力线载波通信的成功率和网络性能,减少现场维护工作量,为建设新型电力系统的高效本地通信网络提供技术支持。

低压机电一体化配电网电力线载波通信干扰频点过滤

为解决低压机电一体化配电网电力线载波通信过程中信噪比低、误码率高,影响通信稳定性问题,开展针对低压机电一体化配电网的电力线载波通信干扰频点过滤方法研究。通过电力线载波幅度调节、低压机电一体化配电网通信干扰频谱分解、载波通信时频峰值滤波、载波通信干扰频点扩频过滤,提出了一种全新的过滤方法。通过实例应用证明,新的过滤方法应用到真实配电网运行环境中,在不同信噪比条件下,通信误码率均低于通信质量标准规定的误码率0.6%,促进了低压机电一体化配电网整体运行质量提升。

配电网自动化中电力线载波通信技术研究分析

为全面优化配电网自动化运行体系的质量水平,要结合运行需求,建构完整的技术模型,发挥关键技术的优势作用,整合电力线载波通信技术要点,更好地维系配电自动化系统统一运行效率。简要分析了配电网自动化系统的要求,概述了配电网自动化中电力线载波通信技术要点,并讨论了电力载波通信技术内容。

低压配电网电力线高频噪声的测量与分析

利用中低压配电网传输数据对配电自动化、楼宇自动化及公用通信领域都具有重要的实际意义。在对实际配电网进行大量的时域、频域测量的基础上 ,文中重点研究了低压配电网在1 0 0 k Hz～ 45 0 k Hz频率范围内的噪声特性。讨论了低压配电网电力线噪声测量方法 ,噪声分类、特性及产生原因 ,并给出了 2 4 h的连续观测结果。通过实验 ,研究了各种噪声对扩频通信传输效果的影响。低压配电网电力线噪声可以分为背景噪声、与工频同步的周期性噪声、突发性噪声、窄频带噪声等。背景噪声在 1 0 0 k Hz～ 45 0 k Hz范围内的噪声主要为白噪声。该噪声对扩频通信系统的影响最为明显。

基于PRIME标准的低压电力线载波通信组网方案

在阐述低压配电网电力线载波通信网络拓扑和特征的基础上,结合PRIME标准中媒体访问控制(MAC)层的帧结构、类型,深入归纳、分析和总结了PRIME标准中的电力线载波通信组网初始化算法、网络维护与重构算法。通过采用电力线载波芯片ST7590T,应用PRIME标准协议,在某一厂区搭建96节点的现场测试环境,实例分析该组网方案的初始化和网络重构过程,并针对现场可能出现的状况,验证了该组网方案的灵活性、抗毁性和现场可应用性。

基于Zigbee技术的无线—低压载波通信系统设计方案

提出了基于Zigbee无线通信技术的无线—低压载波通信系统的设计方案。该方案在以MCU和电力载波modem为基本元件所构成的智能三相耦合器上增添Zigbee无线通信模块,并通过Zigbee无线通信链路把多个智能三相耦合器连接起来,不但可以实现低压载波通信系统对多台变压器供电区域的覆盖,还能支持低压载波通信系统与高压载波通信系统的安全连接,实现电力线载波通信系统对更广阔地域的覆盖。对该系统方案的设计思路和软件、硬件的设计方法及工作流程进行了分析。

CEBus中的电力线载波网技术及改进

根据ＣＥＢｕｓ标准介绍通过电力线把家用电器连成局域网的技术，从硬件和策略两方面提出了改进思路。

基于区块链的电力载波网络节点三维自身定位

电力载波网络存在混乱节点,不能准确计算网络节点的位置关系,导致电力载波网络节点定位误差较大、节点覆盖范围程度较小、定位过程能量消耗较大,为此提出基于区块链的电力载波网络节点三维自身定位方法。根据电力载波网络节点的拓扑结构,利用区块链技术对电力载波网络数据进行分布式存储;提取Merkle树存储的电力载波网络节点特征,并计算对应特征的权重指标,对混乱节点进行约束;根据区块链特点,采用距离相关算法计算网络节点的位置关系,利用三边测量法获得待定位节点的二维坐标,结合3D-centriod方法将二维坐标转换为三维坐标,从而完成网络节点三维自身定位。通过仿真证明,所提方法的节点定位误差较小,且定位过程中耗能较少,节点覆盖范围较广,能够有效提升电力载波网络性能。

低压电力线载波通信网络结构分析

为了提高低压电力线载波通信的实用性,需要配合使用合适的高层通信协议。因此,有必要对低压电力线载波通信网络的拓扑结构和特性进行分析。文中通过对低压电力线载波的特殊性的研究,提出了总线分裂的概念,并指出该网络的拓扑结构是一个复杂的具有强时变性的有向图,传统的总线监听方案在该网络中也将失效。因此,必须采用一个全新的具有很强自适应能力的网络协议才能满足低压电力线载波通信网络的需要。

电话、电脑、电视和电力网“四网合一”的概念与关键技术

提出了电话、电脑、电视和电力“四网合一”的概念 ,详细地分析了它们的技术需求 ,并结合低压配电网络承载数字语音和数据交换在技术上取得的突破性进展 ,探讨了“四网合一”实现的可能性。文章还给出了一个设想中的“四网合一”实现框架 ,并指出了实现“四网合一”所需要解决的几个关键问题。

基于网络传输增益-匹配经济指数的配电物联网载波通信匹配优化方法

在配电物联网的主从网络传输模式下,结合配电物联网的实际拓扑结构,提出一种基于网络传输增益-匹配经济指数(WP-NMEI)的配电物联网载波通信匹配优化方法。首先利用传输线理论及局部反射理论,推导主从网络模式下各载波设备间的匹配关系,验证了各从载波机间功率的可协调性;然后综合考虑网络传输增益与匹配经济指数之间的协调平衡,将配电物联网区域划分方法建模为非线性多约束条件下,基于WP-NMEI的0~1整数规划问题;利用改进遗传算法求得配电物联网中继节点设立的最优解,将一个大的复杂配电物联网划分为若干个小的阻抗匹配区域网;最后在每个阻抗匹配区域网内使用粒子群智能算法进行匹配协调,避免网络模式下多通信节点间的功率浪费和阻抗失配问题。该方法匹配优化速度快,可移植性强,理论推导、仿真验证及实验室测试结果表明了该方法的可行性与有效性。