基于链路关联度模型的绿色节能路由框架

随着信息技术的高速发展,互联网的规模逐渐增大,与此同时,网络的能耗也随之攀升。业界普遍采用关闭利用率较低的链路来降低网络能耗。然而,目前的网络节能方案并不能有效平衡能量节约率、计算开销和路径拉伸度三者之间此消彼长的关系。为了应对上述问题,文中提出了一种基于链路关联度模型的绿色节能路由框架。该框架支持不同的链路关联度模型,仅需要网络拓扑结构,而不需要网路中的实时流量矩阵,更易于在实际网络中部署。基于提出的链路关联度模型的绿色节能路由算法的框架,文中实现了链路行关联度算法LRC(Link Row Correlation)、链路列关联度算法LCC(Link Column Correlation)、链路行-列关联度算法LRCC(Link Row Column Correlation)和链路介数关联度LBC(Link Betweenness Correlation)4种不同的绿色节能路由算法。实验结果表明,在The Internet Topology Zoo公布的真实拓扑和由Brite模拟生成的拓扑中,LRC,LCC,LRCC和LBC的平均能量节约率比DLF算法的平均能量节约率高12.65%和7.17%,且它们的平均路径拉伸度比DLF算法的平均路径拉伸度低3.00%和13.75%。

复杂环境地埋电缆群暂态温升热路模型适应性仿真验证研究

简易可行、快速准确地评估电缆实时温升,是释放潜在输送能力,提高运行效率的基础。目前,评估电缆线芯温升的方法主要有测量方法与计算方法,借鉴热电比拟的方法,提出了引入平衡热阻与平衡热感的电缆群暂态温升热路模型。然而实际运行中,电缆的运行环境更为复杂,电缆回数多少、负荷波动程度等因素也可能影响模型的准确性。为充分验证热路模型的适应性,文中通过构建一个复杂环境、工况条件下的电缆群暂态温升有限元算例,并与热路模型结果进行比较。验证结果表明,针对不同影响因素,原有热路模型可进行灵活调整扩展,参数求解方法不变,模型的便捷性与准确性不受影响;电缆回数数量、介质均匀性、负荷波动程度、日照与环温变化幅度均不明显降低模型的准确性。研究成果不仅验证了模型的适应性,而且可为类似模型的检验方法提供重要参考。

基于点-弧、弧-路模型的集装箱循环班列车流组织研究

立足“公转铁”和“散改集”货源,基于集装箱运输需求的变化性和区域的不均衡性,为了实现集装箱和车辆的均衡发展、改善集装箱运输组织模式,从而充分利用铁路运输能力、提升铁路货运服务质量,围绕一种新型集装箱班列组织模式—固定车底循环班列,探讨其开行条件、班列走行径路等问题。以空车总走行距离最小为目标建立集装箱固定车底循环班列车流组织的点-弧模型,以求解循环班列的弧段选用和弧段上分配的箱流量;考虑循环班列的走行径路特点,以空车总运输成本最小为目标建立弧-路模型,以求解循环班列的走行路径和弧段上分配的箱流量。基于20英尺35 t通用箱的市场使用情况,以35 t通用箱的运单数据作为实证研究,设计搜索循环班列可行路径的算法,利用Gurobi求解器求解2种模型,分析求解结果得到了车流组织方案。对比分析2类模型在计算效率和求解结果等方面的区别,验证了模型的有效性。案例结果表明:点-弧模型求解速度快但无法直观得到走行径路和分配结果,弧-路模型对大规模网络的求解效率较低但能直接得到走行径路和分配结果,集装箱循环班列的车流组织方案可根据运输需求的空间分布和运输组织的复杂性进行调整,以提升运输效率。本研究成果能够为丰富铁路货运产品、设计循环班列组织方案提供理论方法。

粗糙路面检测链路模型研究

粗糙路面的反射特性影响路面检测系统的性能和路面气象检测的准确性,根据传统微面元模型,提出了一种多参量半球形等效仿真模型,建立了基于无线激光的粗糙路面链路传输模型。通过采用蒙特卡洛统计方法,分析了反射光在不同入射角和粗糙度情况下接收光功率的变化以及光子的分布规律。基于该模型,设计并实现了一套850 nm波长的非接触式激光路面状况检测系统,并利用该系统验证模型的准确性。仿真及实验结果均显示,随着入射光与路面法线方向夹角(入射角)的增大,接收到的光功率逐渐减小。当入射角小于15°时,粗糙度的增加与接收的光功率负相关;入射角大于15°时,随着粗糙度的增加,接收到的光功率逐渐增加,粗糙度越大,接收光功率与入射角的衰减关系越接近线性;当入射角达到60°时,接收到的光功率趋于常数。实验结果与模型仿真结果相吻合,从而验证了粗糙路面光反射等效半球形模型的有效性,且接收的回波信号信噪比不受路面粗糙度影响。

云雾网络中低延迟QoS路由模型的研究

文章提出一种适用于云雾计算环境的低延迟QoS路由模型,以应对云雾网络中的数据传输延迟问题,并保证服务的可靠性与效率。在深入分析云雾网络特性基础上,构建了包含关键QoS参数的网络切片评估模型,并据此设计出能够动态调整路由策略的算法,有效适应网络状态变化。仿真实验显示,处理1000MB数据时,该模型较传统云计算网络减少了11.95秒的延迟时间,仅需18.47秒,显著提升了网络吞吐量与操作速度,同时降低了丢包率,对提升网络性能和用户体验至关重要。

基于热路模型的GIS隔离开关动态载流能力评估方法研究

气体绝缘开关设备是电力系统中的重要设备,其稳定性一直备受关注。在正常气象环境下,评估GIS隔离开关热点温度达到最大温度限值所需的载流量,可以确定设备本身的载流量裕度,为电力系统中的电力调度提供参考。本文主要以GIS(Gas Insulated Switchgear)隔离开关为研究对象,首先从GIS隔离开关模型开始通过将热量的传递类比为电路来建立对应一阶热路模型,在此基础上进一步将热路模型等效为负荷致热的一阶热路模型和环境致热的一阶热路模型,利用建立的GIS隔离开关多物理场仿真模型开展暂态场仿真,得到了负荷致热等效热路模型的阻容参数,并基于时间序列分析法与ARIMA模型建立了具有较高精度的环境致热温度预测模型。随后利用预测的环境致热温度,以105℃为最大温度限值,预测得到了GIS隔离开关的动态载流量曲线,建立了动态载流量评估方法,为GIS隔离开关动态载流量的评估提供参考。

油浸式变压器绕组热点温度计算的热路模型

油浸式变压器是电力系统中的核心设备之一。变压器在温升过程中温度分布不均,热点温度是其中具有代表性的确定变压器最优化负载的重要参数。热点温度可由GB/T15164-1994中提出的基于变压器顶层油温的计算方法计算求出,但该方法在变压器暂态过载状态下的计算结果不够准确,因此根据IEEEStdC57.91的An-nexG中提出的可改进该计算精度的热点温度组成关系,建立了一个基于底层油温的等效热路模型。此模型由3个简化的能够分别表征热点温度与特征点油温的子模型组成。该热路模型的有效性通过与自行设计的ONAN,100kVA/5kV试验变压器的温升试验数据对比得到了验证,其计算结果与负载导则提出的热点温度计算公式的结果进行了比较,能够得到较好的计算结果。说明基于底层油温的变压器热点热路模型的有效可行。

架空导线动态增容的热路法暂态模型

建立了架空导线动态增容的暂态热路模型,通过监测导线温度及导线周围环境温度便可实时计算出架空导线的允许载流量。设计了室内导线加载阶跃电流的实验,结果表明导线温度的理论计算值大于实测值,最大误差小于1℃,温升时间与环境热阻有关。设计了室外导线加载恒定电流24h的实验,通过暂态热路模型计算出导线实时最大允许电流,并初步分析了环境条件与导线温度的关系。

高压架空导线电流与轴向温度关系计算的热路模型

不同电流时的高压架空导线轴向温度分布对输电系统安全运行具有重要意义。根据热平衡原理,提出了基于状态方程形式的轴向热路模型。为验证模型精度,设计了导线温度测量实验平台,利用接续管使实验导线轴向产生温度分布,在自然对流条件下对不同电流时的LGJ—400导线和LJG—240导线轴向温度进行了实测。利用线性回归方法,对模型中导热热阻和对流热阻进行了灰箱辨识。热阻辨识结果表明在环境条件相对稳定时,随着导线电流及平均实验数据所用时间窗长度的增加,导线导热热阻呈增大趋势,对流热阻呈减小趋势。通过求解轴向热路模型时域响应,得到了导线温度分布计算值。与实验结果对比表明,热路模型计算结果平均误差在3%以内,精度高于IEEE标准模型,能够用于计算自然对流下LGJ—400导线和LJG—240导线的轴向温度分布。

油浸式电力变压器动态热路改进模型

油浸式电力变压器绕组的热点温度是指导变压器负载运行方式和影响变压器绝缘寿命的重要参数,准确计算绕组热点温度具有重要意义。在分析运行变压器散热过程的基础上,考虑油箱外壁与周围环境的热量传递,利用传热学原理和热电类比方法,定义非线性热阻和集总热容,并考虑油粘度随温度的变化,建立电力变压器动态等效热路的改进计算模型。将模型的计算结果与实验室自然油循环自然空气(oilnatural-air natural,ONAN)冷却方式下100 kVA/5 kV油浸式温升试验变压器实测数据和IEEE Std C57.91推荐方法计算值进行对比,比较结果表明:通过改进模型计算的变压器顶层油温和绕组热点温度具有较高的精度。

油浸式配电变压器分布式热路模型

变压器运行时的热点温度与其绝缘寿命息息相关,是变压器负载最关键的限制因素。为此以配电变压器的散热结构为基础,将变压器油看作绕组的外界环境重点关注绕组层间的散热过程,从而建立了油浸式配电变压器的分布式热路模型。通过该模型可计算出热点温度,获取热点位置。并以100、315和400kVA柱式变压器的相关参数为依据,对所建模型的准确性进行了校验。在额定运行条件下,模型计算结果与变压器温升试验报告中实测的绕组平均温升间的偏差在5%以内,验证了模型的准确性。负载导则法计算出的热点温度略高于模型计算值,而负载导则法留有一定裕度,因此对比结果进一步验证了模型的有效性。模型计算结果表明靠近铁芯与靠近油流的绕组温度较低,中间层绕组温度较高;额定运行条件下不同层绕组的最大温差可达10℃以上。

基于有限元法的电缆变压器绕组的暂态热路模型研究

对一个电缆变压器的绕组 ,通过求解有限元方程 ,得到其稳态条件下温度场和流场的分布。在此基础上 ,建立绕组以单匝电缆为单位的暂态热路模型 ,利用该模型可求解暂态条件下绕组各处的温升变化。

基于FBG测温与热路模型的绕组热点温度研究

为了早期发现油浸式电力变压器长期运行时可能存在的异常温升,需对其热点温度进行监测与判断。利用光纤Bragg光栅（FBG）传感技术的绝缘性与耐高压特性,对变压器绕组与变压器油的温度进行监测。结合热电类比法建立变压器绕组与变压器油之间换热的热路模型,对变压器绕组热点位置及其温度进行分析。结果表明,变压器额定功率工作条件下,绕组热点位于距绕组底部45cm处,热点温度约为66.8℃;而工作在1.3倍额定功率时,热点位于40-45 cm之间,热点温度约为71.5℃。

基于叠加原理的光纤复合低压电缆热路模型建模

光纤复合低压电缆(OPLC)将光纤与电力电缆有机地结合在一起,在建设智能电网、能源互联网的发展中具有重要的作用。温度的变化对OPLC运行状态、参数测量准确度具有较大的影响,建立OPLC的热路模型具有重要的现实意义。针对OPLC种类繁多、结构各异的特点,提出了一种基于叠加原理的OPLC热路模型建模方法,首先将不对称的OPLC等效成几个对称的子模型分别建模,然后利用叠加原理将各模型叠加。在此基础上,利用粒子群算法实现模型参数辨识,提高参数精度,得到精确的热路模型,进而实现OPLC不同位置温度的精确计算。该文以四缆芯OPLC为例建立OPLC热路模型,通过仿真分析和实验验证,证明了所提方法的有效性。

高压架空导线径向热路模型及其参数计算方法

为计算不同载流时的高压架空导线径向温度,利用径向热平衡原理,提出了基于状态方程形式的径向温度热路模型。根据几何分析,提出了径向环状截面内导线的热功率及热容计算方法。通过线性回归方法,对模型中不同截面内导线的径向热阻进行了灰箱辨识。为验证模型准确度,设计了径向温度梯度测量的实验平台,在实验室内对加载不同电流情况下的导线径向温度进行了实测。通过Simulink对径向热路模型进行了仿真,仿真与实验结果的对比表明,自然对流条件下,热路模型平均误差小于3.16%,能够用于计算不同电流时的导线径向温度梯度。

基于脉动参数热路模型的架空线路动态增容风险评估

架空输电线路动态增容的热路模型对环境气象依赖性小,但忽略了环境热阻脉动,故当线路温度波动时,增容风险评估可能出现偏差。为此,通过引入平均热阻和脉动热阻参数,提出了一种计及参数脉动特性的线路增容热路模型。基于参数辨识和马尔可夫链方法,对模型参数及其随机特性进行了确定。利用架空导线温升实验平台,对所提模型有效性进行了验证。实验与计算结果表明:当导线温度存在波动时,参数辨识方法得到的平均热阻精度高于传统计算方法;马尔可夫链能够得到脉动热阻的统计规律,并生成随机特性相似的模拟序列;得到热阻参数后,所述模型能够描述导线温度受环境气象影响而产生的波动,并以概率形式对载流量进行有效估计,将增容风险控制在合理范围内,为电力系统运行和调度提供必要依据。

基于热路模型的架空导线暂态载流量研究

架空导线允许载流量是线路安全运行的重要参数,深入分析了稳态载流量及暂态载流量的计算原理。由于导线自身热容的缘故,外界条件(环境条件或者加载电流)发生跃变时,导线温度处于暂态过程。以热电比拟为基础,通过监测导线温度及环境温度建立了架空导线暂态热路模型,得出了导线暂态允许电流-允许时间-允许温升数学模型。根据暂态热路模型可以实现暂态允许电流的实时计算,为确保线路出现N-1故障或者短时过负荷时的正常运行提供方便,并提出了预先调度的概念。最后,对暂态载流量计算模型进行了试验验证,试验结果与理论计算基本一致,且理论计算允许时间偏于保守。

功率器件集总参数热路模型及其参数提取研究

为准确计算功率器件运行温度,在热平衡原理和热电类比理论基础上,提出功率器件集总参数热路模型。为实现模型等效热路参数的提取,设计相关温升实验平台,并基于遗传算法对热路模型进行辨识。研究结果表明,辨识方法能够有效克服功率器件等效热路参数难以确定的问题,揭示模型参数随电流等级及散热器规格变化的规律。在获得模型参数变化规律后,即便未知功率器件的实验温升曲线,所提模型也可准确计算器件温升的动态过程,克服传感器直接测温所带来的弊端,尤其适合在传感器固定困难及测量精度易漂移的场合应用。

电力电缆暂态热路模型中绝缘层的优化

为实现电力电缆导体温度在线监测的工程应用,研究了影响电缆传热的重要部分—绝缘层。首先对电缆暂态热路模型的构建、绝缘层的分层进行了论证与分析,然后分别构建了绝缘层等厚度、等热容、热容比、厚度比这4种分层方式下的热路模型,并实现了对导体温度的求解,最后以电缆载流温升实验进行了验证。结果表明：不同分层方式下导体温度计算值的绝对误差标准差？θ均受制于电缆绝缘的分层数,？θ随分层数的增加而明显下降,分层数由5层增加为30层时？θ平均下降0.5℃;但在分层数达到一定数量后,它对？θ的影响减小,分层数由30层增加为100层时？θ平均下降值低于0.1℃;在分层数较小时,绝缘层依据热容比和等厚度分层时对应的？θ稍低于其余2种方式,当分层数为5层时按照这2种方法建模的？θ比其余2种方法低0.1℃,而分层数达到20层以上时,4种方法的？θ将趋于一致。这对于电缆导体温度实时监测进而掌握其载流量有显著意义。

基于内点法参数辨识的架空导线径向热路模型

为克服架空导线径向热参数难以理论计算的问题,基于径向导热时间常数及导线载流温升变化率两类热路参数,建立了状态方程形式的导线径向热路模型。利用模型响应构造了热路参数辨识的非线性目标函数,通过内点法求得参数辨识最优解。根据辨识结果建立了模型参数与载流量函数关系的拟合多项式。设计了架空导线径向温升实验平台,在自然对流条件下对LGJ–400导线温升过程进行了实测。研究结果表明:架空导线径向温差及各层导线载流温升变化率均随载流量的提高呈增大趋势,径向导热时间常数变化不呈明显单调性规律;所提模型的最大平均相对误差为2.12%,IEEE标准计算模型最大平均相对误差高达9.19%。故径向热路模型具有更高计算精度,可用于估计自然对流条件下的导线径向温度分布。