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天津大学作者特稿:漫衍式能源调控系统的时延上界盘算新方法

发布日期:2022-04-09 00:45

本文摘要:团队先容孟广雨,硕士研究生,研究偏向为电力通信,曾到场国家重点研发计划、国家自然科学基金等科技项目。于洁潇,天津大学副教授,硕士研究生导师,博士,IEEE member。第十一届天津市高校青年教师教学基本功竞赛(工科组)一等奖。 致力于阵列信号处置惩罚、无线传感器网络及RFID定位技术的研究,主持并到场包罗国家自然科学基金、天津市自然科学基金、天津市滨海新区高新技术企业培育基金、国家社会科学基金委员会重大项目、中兴通讯股份有限公司产学研互助项目等。

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团队先容孟广雨,硕士研究生,研究偏向为电力通信,曾到场国家重点研发计划、国家自然科学基金等科技项目。于洁潇,天津大学副教授,硕士研究生导师,博士,IEEE member。第十一届天津市高校青年教师教学基本功竞赛(工科组)一等奖。

致力于阵列信号处置惩罚、无线传感器网络及RFID定位技术的研究,主持并到场包罗国家自然科学基金、天津市自然科学基金、天津市滨海新区高新技术企业培育基金、国家社会科学基金委员会重大项目、中兴通讯股份有限公司产学研互助项目等。杨挺,天津大学电气与自动化工程学院教授/博导,国家“漫衍式能源与微电网”国际科技互助基地副主任,天津市“能源互联网国际团结研究中心”副主任。第一完成人获得省部级科技进步奖2项以及企业科技进步奖等科技奖励。在海内外顶级学术期刊上揭晓SCI/EI检索论文100余篇,出书专著4部,授权国际发现专利2项。

担任多个IEEE国际集会分会主席。担任多个国际SCI期刊和海内焦点期刊编委和特刊主编,曾获年度“良好特约主编奖”。现为中国电子学会电路与系统分会副主任,中国电机工程学会理论电工专委会委员,中国仪器仪表学会传感器分委会委员。

主要研究偏向为智能电网信息物联系统、电力物联网及人工智能。导语本文提出了一种漫衍式能源调控系统通信网络的传输时延界限盘算方法,通过建设自相似业务流量模型,使用随机网络演算理论将随机服务曲线详细化,推导出漫衍式能源调控系统中通信业务的端到端传输延时界限,有效克服了传统基于排队论的网络延时盘算方法仅能获取平均延时而造成网络控制失效的潜在风险。

所提方法为准确分析差别通信体系架构的传输特性和漫衍式能源网络化控制提供了通信层面的理论支撑。项目研究配景近年来,漫衍式可再生能源由于具备疏散性、灵活性、环保性等良好特性,在能源消费结构中占比越来越重。漫衍式能源特有的间歇性和颠簸性不能保证完全地自发自用,而公共电网的集中式调控过于粗粒化,无法直接用于漫衍式能源系统。随着“互联网+”智慧能源和现代通信技术的生长,通信网络俨然已经成为电力系统的“中枢神经”,有助于漫衍式能源系统调控尺度的精致化,通信传输延时的可确定性和网络控制成为保证系统稳定运行的关键。

因此,漫衍式能源调控系统亟需一种完备可靠的通信时延盘算方法作为保证。论文方法及创新点本文基于随机网络演算理论,首先分析漫衍式能源调控系统的通信网络架构,如图1所示。通过对漫衍式能源调控系统的双向通信分析可知,系统的排队时延依赖于流量类型以及节点设备的调理计谋,如果网络中流量过大,则会泛起拥塞,致使排队时间无法预测,成为传输时延不确定性的主要因素。

图1 漫衍式能源调控系统通信架构图随机网络演算理论在分析单服务器系统时的模型如图2所示,数据流A(t)经由服务S(t)后输出数据流A*(t)。图2 基于随机网络演算理论的系统模型从漫衍式能源调控系统的业务流层面上来看,经常是周期型、随机型以及突发型这三种数据流并存,由数据流的统计特性分析可知,突发特性往往会导致系统时延发抖,使得系统发生较大的时延冗余,甚至有可能阻塞网络,影响漫衍式能源调控系统的稳定性和调控任务的正常举行。因此,突发型数据是影响整个系统时延的关键流量。

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由于大量突发性流量在聚合后出现出自相似性,且不会随时间尺度的放大而平滑,因此可使用α稳定自相似流量模型获得基于随机网络演算的流量到达模型,模拟流量与仿真流量的统计特性对比分析如图3所示。图3 流量统计特性分析对比对于漫衍式能源调控系统的服务模型,凭据随机网络演算理论,将各个通信环节模块化,抽象为由若干个服务节点串联而成的分层级联网络,如下图4所示。

节点服务模型接纳加权公正排队调理机制,将漫衍式能源调控系统中的多业务根据各自的时延要求划分成特定的业务品级,并将关键流量设为高优先级,以便时延敏感型数据获得可靠的服务保证。图4 端到端传输链路模型凭据随机网络演算理论的数据流叠加定理和剩余服务定理,以及建设好的流量模型和服务模型,推导出漫衍式能源调控系统传输时延概率漫衍,以此作为时延界限设计漫衍式能源调控系统最优控制器。为了证明时延界限的准确性和有效性,本文基于通信网络仿真软件建设了的漫衍式能源调控系统通信网络加以仿真验证,如图5所示。图5 漫衍式能源调控系统通信网络拓扑同时,本文对比了四种场景(包罗三种差别比例配景流量和链路故障)下的概率时延漫衍理论分析效果和通信网络仿真效果,如图6所示。

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结论本文思量实际情况滋扰因素和聚合数据流竞争服务带来的随机性因素,提出一种基于随机网络演算理论的漫衍式能源调控系统传输时延上界的盘算方法。并通过计及漫衍式能源物理设备与通信网络紧耦合分析模型的实验,验证了所提出的时延界限数值盘算效果的准确性。基于理论研究,本文还探究了带宽和漫衍式能源调控系统中节点数量对通信端到端时延界限的影响,为构建满足低时延高可靠性的漫衍式能源通信网络设计提供了理论支撑。

引用本文孟广雨, 于洁潇, 杨挺. 基于随机网络演算的漫衍式能源调控系统时延上界盘算[J]. 电工技术学报, 2020, 35(11): 2360-2371. Meng Guangyu, Yu Jiexiao, Yang Ting. Upper Bound Calculation of Delay of Distributed Energy Resource Coordinated-Control System Based on Stochastic Network Calculus。


本文关键词:天津,大学,作者,特稿,漫衍,式,能源,调控,系统,亚博yabo

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