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配电网监测系统无线传感器网络的安全研究

配电网监测系统无线传感器网络的安全研究

作者：李明轩华北电力大学

学位级别：硕士

目前越来越多的无线传感器网络被应用到配电网监测系统中，实现和保障用户对电的需求。如何在传感器节点的电能储备、计算能力、存储空间和通信能力都受限的条件下,通过设计有效的节能方案保证网络的正常运行,设计有效的安全通信机制如... 详细信息

目前越来越多的无线传感器网络被应用到配电网监测系统中，实现和保障用户对电的需求。如何在传感器节点的电能储备、计算能力、存储空间和通信能力都受限的条件下,通过设计有效的节能方案保证网络的正常运行,设计有效的安全通信机制如身份认证等功能来防止网络中的攻击,是传感器网络能否被人们应用到实际的关键问题。本文结合配电网监测系统中无线传感器网络的特点,进行了深入的安全研究。本文首先分析了无线传感器网络目前面临的安全问题,研究了配电网监测系统中无线传感器网络的结构与特点。针对配电网监测系统这个特殊的应用环境,就如何解决传感器网络能量与存储空间都有限的安全问题,设计了一种考虑传感器节点位置和剩余能量的无线传感器网络分簇算法。根据传感器的位置,将节点分为距离基站较远的远节点和与基站距离较近的近节点;在选取新的簇头时,首先选取簇内剩余能量最大的节点担任。通过仿真实验证明,与传统的LEACH协议相比,本文设计的分簇方法可以有效延长网络生存时间,降低节点的总能量消耗。其次,本文通过研究传感器网络容易受到的各种攻击,对比分析了几种经典的身份认证机制。在此基础上设计了一种应用于配电网监测系统中无线传感器网络的身份认证方案。该方案基于椭圆曲线密码体制,利用其安全性高、公钥所占内存小、存储要求低、计算负载小等优点设计而成。身份认证包括簇头与簇头间的认证以及簇头与簇内节点之间的认证。通过在通信开销、计算消耗以及安全性等方面的深入分析,说明本文设计方案的安全性及实用性。

关键词：配电网监测无线传感器网络分簇身份认证

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支撑配电网监测的无线传感网自适应中继选择

哈尔滨理工大学学报 2023年第3期28卷 88-97页

作者：杨会峰魏勇尚立刘玮李建岐张孙烜国网河北省电力有限公司信息通信分公司石家庄050021 全球能源互联网研究院有限公司北京102209 华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

为了研究无线传感网中继选择问题从而提升配电网监测水平,依据现有的ε-greedy方法,提出基于自适应ε-greedy算法的配电网监测无线传感网中继选择优化方法。首先,考虑配电网复杂拓扑与强电磁干扰的应用场景,构建配电网无线传感网通信系... 详细信息

为了研究无线传感网中继选择问题从而提升配电网监测水平,依据现有的ε-greedy方法,提出基于自适应ε-greedy算法的配电网监测无线传感网中继选择优化方法。首先,考虑配电网复杂拓扑与强电磁干扰的应用场景,构建配电网无线传感网通信系统模型;其次,构建支撑配电网监测的无线传感网动态中继选择问题;接着,利用历史中继选择的累计奖赏值自适应调节行为策略的探索力度,在保障可靠性约束下最小化网络能耗;最后,通过仿真验证所提算法的优化性能,仿真结果表明与递减ε-greedy算法、传统ε-greedy算法及最短路径法相比,所提算法能够分别降低能耗8.23%、12.85%和17.11%。

关键词：配电网监测无线传感网动态中继选择能耗优化自适应ε-greedy算法

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基于大数据的配电网监测方法研究与实现

基于大数据的配电网监测方法研究与实现

作者：赖龙波华南理工大学

学位级别：硕士

随着国家电力系统的发展,对电力系统的要求也越来越高,而配电网是电力系统的关键一环。然而在配电网中,存在一些无法被忽视的问题。全监测点覆盖的智能电表使得电压合格率监测数据量急剧膨胀,此外配电变压器重载、过载现象时有发生,严... 详细信息

随着国家电力系统的发展,对电力系统的要求也越来越高,而配电网是电力系统的关键一环。然而在配电网中,存在一些无法被忽视的问题。全监测点覆盖的智能电表使得电压合格率监测数据量急剧膨胀,此外配电变压器重载、过载现象时有发生,严重危害用电安全。因此,为了解决配电网内的电压合格率监测问题与配电变压器重过载监测问题,本文提出了相应的解决方案,并通过实验验证了其有效性。本文的主要工作内容和贡献如下:(1)针对配电网合格率监测任务中存在的数据量大、场景多变等问题,本文提出了基于Flink的并行聚合计算方法。该方法包含数据采集、数据预处理、特征融合与转换计算、并行聚合计算、数据合并五个模块。本文方法结合电力行业实际,通过热数据缓存与并行聚合计算提升了监测分析的计算效率,且可以适用于多种监测场景。实验表明,任务耗时相比于某电网公司原有方法下降了28%。(2)针对配电变压器重过载监测任务中存在的重过载产生原因多样、分析难度大、监测时效性不足等问题,本文提出了基于Flink的实时重过载监测方法。该方法包含数据采集、实时功率数据读取、负载率计算、状态计算、状态输出五个模块。本文方法不仅解决了重过载监测分析问题,且相比与某电网公司原有监测方法,更具时效性。实验表明,本文方法在整体吞吐量、计算时延方面符合配电网实时重过载监测场景需求,其中计算时延远优于原有的监测方法。(3)本文最后基于Vue前端框架进行了数据可视化大屏展示,对电压合格率监测任务中的日合格率、合格率趋势以及重过载监测任务中的实时异常结果进行汇总展示,方便从宏观上分析问题。同样本文工作更加完整监测分析结果,均给到电力维护人员,方便其对问题进行后续的跟踪处理,最终达到配电网内能够精准发现与分析问题的目的。

关键词： Flink 配电网监测电力大数据电压合格率

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配电网电能质量监测系统的研制及其实验研究

配电网电能质量监测系统的研制及其实验研究

作者：王杰重庆大学

学位级别：硕士

随着新能源并网技术的成熟,电力系统规模和复杂程度的不断提高,电能质量方面的问题越来越突出,对配电网造成了潜在的安全隐患。与此同时,作为非线性负荷的电动汽车大量地入网充电,可能导致配电网谐波的污染程度增大,并影响到汽车的充电... 详细信息

随着新能源并网技术的成熟,电力系统规模和复杂程度的不断提高,电能质量方面的问题越来越突出,对配电网造成了潜在的安全隐患。与此同时,作为非线性负荷的电动汽车大量地入网充电,可能导致配电网谐波的污染程度增大,并影响到汽车的充电效率。只有对电能质量问题进行有效地监测和数据分析,才能清楚地认识到这些问题产生的原因,并及时地采取有效措施,可对电网环境做相应的改善。论文完成了配电网电能质量监测系统的研制。针对当前关键词为“电能质量&Lab VIEW&”论文中所存在的框架无扩展性、模块无通用性与复用性、分析功能较为单一、界面不够友好等问题。本文分别从单线程和多线程框架的角度突破,配合多态型功能模块的应用,分别实现了用户操作、离线测试和在线测试等实用功能。并且,实现了以采集卡为核心的周边硬件电路设计,完成对现场数据高效、准确的采集与分析。本文主要做了如下研究工作:首先,完成配电网电能质量监测系统的研制,分为硬件采集功能和软件指标测试功能。硬件电路方面,电压部分采用串联分压和并联稳压结构;电流部分采用电流互感器输出小电流信号,经过负载回路转换为电压信号,RC低通滤波后,以差分输入形式连接AD620芯片,可提高分辨率并降低噪声,得到符合采集卡量程的电压信号,完成数据采集任务。软件构造从框架、模块和功能三个角度来实现。框架设计使用单线程状态机框架和改进多线程消息队列框架。模块设计秉承着高通用性和复用性的理念,分别采用多态结构、选板设计,并完善相关技术文档。通过波形发生器和采集卡的配合,采集并验证各模块的准确性,并符合电能质量监测设备通用的要求。功能设计是根据需求实现用户操作、离线测试和在线测试三大类功能,并在每个大类中完成了多项个性化功能的设定,表现出框架对于功能扩展的重要性和必要性。在软件的整体界面部分,各电能质量功能指标模块都单独设计图标,操作界面的功能分类层次有序,图表显示内容丰富。通过离线测试和在线测试,证明了各指标功能模块运行正常,分析数据准确、快速。然后,将此电能质量监测系统开展离线测试和线测试。离线测试中,对某电动汽车充电站的录波数据进行转化与分析。在转换为数据库文件后,实现了数据的连续转换与读取使用。并对《电动汽车充换电设施电能质量技术要求》的三项主要指标,即THD、电压偏差和三相电压不平衡度做出分析,评价充电前后对配电网影响程度。结果显示,单台电动汽车在充电中各指标相对充电前都有不同程度的波动:三相不平衡度约4%,电压偏差约5%,THD约18%,证明了电动汽车在重载充电时,会对配电网的电能质量有部分的影响。在线测试中,对某汽车配件加工厂的配电柜采集数据,并记录与分析,实现了硬件和软件之间协调运行。并且,对国家标准中五项稳态指标和多项暂态指标做出测试分析。数据表明,除了A相功率因数短时偏低,其余指标均满足国标要求。自研的电能质量监测样机基本满足了电能质量多指标检测的性能需求。本文对于自制配电网电能质量监测软件和装置,对Lab VIEW软件的功能拓展具有一定的实用意义和参考价值。

关键词：电能质量配电网监测框架 LabVIEW

基于精简TCP/IP的智能配电网信息平台的研究

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电源技术 2015年第10期39卷 2270-2271页

作者：张晓博马媛康丽杰李雅丽石家庄信息工程职业学院通信工程系河北石家庄050035

数据的采集及有效分析是配电网生产运行、调度管理的必要环节。为了给客户提供优质的电力服务,就需要采用先进的技术来完成数据采集和数据管理工作。SCADA和GIS是配电管理的两个子系统。分析了两个系统的功能,利用最新的电力电子技术建... 详细信息

数据的采集及有效分析是配电网生产运行、调度管理的必要环节。为了给客户提供优质的电力服务,就需要采用先进的技术来完成数据采集和数据管理工作。SCADA和GIS是配电管理的两个子系统。分析了两个系统的功能,利用最新的电力电子技术建立了一个集两个系统为一体的,以精简的TCP/IP协议为支撑的配电网信息管理平台,实现了配电网的智能化管理。

关键词：配电网监测信息平台精简TCP/IP 智能化管理

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基于物联网的电网智能运维创新技术分析

集成电路应用 2023年第12期40卷 210-211页

作者：蒋佳琳国网江苏省电力有限公司常州市金坛区供电分公司江苏213000

阐述基于物联网的智能电网运维特点和创新技术应用,包括便携式巡检装备以及缺陷App的应用、识别智能电缆通道信息的准确性、拓展集成智能辅助监控、智能防盗以及防误联动系统监测和分析。

关键词：物联网配电网监测智能运维

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