【摘 要】
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随着智能电网的大力建设,各家各户都逐渐安装上了智能电表。智能电表是智能电网数据采集的基础设备,承担着电能原始数据的采集、计量和传输任务。智能电表的自动抄表和通信功能可以让电力企业能够远程抄表和有减少人工消耗等好处。为了避免大量的智能电表直接远距离地将数据传输到控制中心导致的数据收集时间过长等问题,需要先将数据传输给数据聚合点(DAP)再传到控制中心。此外智能电表与DAP之间的距离也会影响网络的通信
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随着智能电网的大力建设,各家各户都逐渐安装上了智能电表。智能电表是智能电网数据采集的基础设备,承担着电能原始数据的采集、计量和传输任务。智能电表的自动抄表和通信功能可以让电力企业能够远程抄表和有减少人工消耗等好处。为了避免大量的智能电表直接远距离地将数据传输到控制中心导致的数据收集时间过长等问题,需要先将数据传输给数据聚合点(DAP)再传到控制中心。此外智能电表与DAP之间的距离也会影响网络的通信成本和质量。因此研究DAP如何放置以在保证网络覆盖的同时尽可能地减少网络成本、控制中心数据采集的时间以及有较好的通信质量有着重要意义。本文首先讨论了DAP放置问题的研究背景和国内外研究现状。然后通过对DAP的安装位置和通信方式的分析,提出了一个如何解决由于智能电表分布密度较低或者传输范围较小所导致网络所需DAP数量增加的问题,称其为网络不完全连通环境下的DAP放置问题。本文主要研究在网络不完全连通环境下如何减少DAP数量以及降低智能电表与DAP之间的总距离,提出了在现有节点和潜在节点放置DAP的策略,现有节点定义为安装在家庭的智能电表,潜在节点定义为智能电表以外的位置,论文主要贡献如下:1.针对现有节点的DAP放置提出一种基于网络分区的DAP放置算法以保证智能电表的覆盖率。该算法首先通过弗洛伊德算法计算任意两个智能电表间的最短距离,然后通过判断任意两个智能电表是否存在通信链路对网络进行分区,最后根据总距离最小的目标函数在每个分区选择合适的DAP以保证智能电表的百分百覆盖以及总距离最小。2.针对潜在节点的DAP放置提出一种基于网格的中继DAP放置算法以减少DAP数量。首先通过引入网格模型定义潜在节点的位置并计算得出中继DAP的候选位置。然后针对中继DAP的放置这个多目标问题及其数量是否受限的两种情况,分别应用了NSGA-II算法和模拟退火算法,并通过对两种情况的分析设计了算法的关键步骤。为了不失通用性,本文采用随机坐标的智能电表进行了实验,通过与现有相关算法的实验比较,验证了基于网络分区的DAP放置算法可以保证智能电表的百分百覆盖且有较低的总距离,以及验证了基于网格的中继DAP放置算法能够更有效地减少DAP的数量且有较低的总距离。
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