电力系统数据流的建模分析与应用研究

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1、学校代号10532学号B0909Z0003分类号TM769密级公开博士学位论文电力系统数据流的建模分析与应用研究学位申请人姓名张志丹培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称曹一家教授黄小庆助理教授学科专业电气工程研究方向信息与通信技术在电力系统中的应用论文提交日期2015年06月19日学校代号：10532学号：B0909Z0003密级：公开湖南大学博士学位论文电力系统数据流的建模分析与应用研究学位申请人姓名：张志丹导师姓名及职称：曹一家教授黄小庆助理教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2015年06月19日论文答辩日期：2015年09月16

2、日答辩委员会主席：罗安教授ResearchonModelingofDataFlowsinPowerSystemsandApplicationsbyZHANGZhidanB.E.(HunanUniversity)2009AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinElectricalEngineeringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorCAOYiji

3、aandAssistantProfessorHUANGXiaoqingJune，2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：曰期：年月货曰？学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复

4、印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．□保密，在年解密后适用本授权书。２．不保密囚。＂＂（请在１＾上相应方框内打心）作者签名良么丰一：韦弓曰期：年月曰３导师签名；日期；年月日１Ｔ＞；ｉ？电力系统数据流的建模分析与应用研究摘要信息与通信技术的发展有效提升了智能电网的运行效率和管理水平，并为实现广域状态感知、变电站及配网自动化、用户侧需求响应等重要应用提供了技术保障。然而，随着信息与通信技

5、术在电力系统中的广泛应用，电力信息系统的实时性、可靠性和安全性对电网正常运行影响越来越大。因此，研究电力信息系统的综合性能及其改善措施，对于提升电网运行的安全性和稳定性具有重要的理论和现实意义。本文针对电力系统数据流的建模理论与电力信息系统的性能评估方法进行了研究，并提出了相关的系统性能提升和改善措施，同时探讨了信息与通信技术在负荷主动响应中的应用以及通信时延对响应效果的影响。论文的创新成果主要体现在以下几个方面：(1)建立了电力系统中典型数据流的数学模型根据数据流的生成特点，并基于随机过程的相关理论，将电力系统中的典型数据流分为三类，即周期性数据流、随机性数据流和突

6、发性数据流，并分别建立了三类数据流的数学模型。其中，周期性数据流通过数据包产生速率、数据包大小和传输时延三个参数进行描述；随机性数据流采用Poisson分布进行建模，其传输特性主要受数据包大小和到达率影响；突发性数据流具有自相似特征，通过ON/OFF模型进行模拟，且ON和OFF状态产生分别服从Pareto分布和Poisson分布。进一步地，利用OPNETModeler对三类数据流的时延特性进行了仿真分析，考察了模型中各个参数对于网络实时性的影响。本章的研究将为电力信息系统实时性能的评估提供理论支撑。(2)深入研究了基于虚拟局域网的变电站通信系统的实时性能基于第2章建立

7、的电力系统的三种数据流模型，首先针对变电站中的数据流进行了分析和归类，总结出了变电站通信系统中的典型周期性、随机性和突发性数据；同时，定性分析了虚拟局域网策略对于变电站中采样值报文传输的影响。然后，利用OPNETModeler，针对典型变电站通信系统的实时性能进行了比较全面的仿真分析，设定了多个仿真场景，全面考察了虚拟局域网、系统故障、星形和环形网络结构以及环形网络断线对于通信系统的影响，并提出了具体措施以提升变电站通信系统的综合性能。本章的研究成果将有助于指导工程人员进行变电站通信系统的设计和维护。(3)提出了针对变电站系统采样值报文延迟或丢失的补