低压电力线载波集中抄表系统路由算法研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）低压电力线载波集中抄表系统路由算法研究朱俊超二○一八年五月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111504001广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）低压电力线载波集中抄表系统路由算法研究朱俊超指导教师姓名、职称：彭显刚教授学科(专业)或领域名称：电气工程学生所属学院：自动化学院论文答辩日期：2018年5月27日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster（

2、MasterofEngineeringScience）ResearchonRoutingAlgorithmofLow-voltagePowerLineCarrierCentralizedMeterReadingSystemCandidate:ZhuJunchaoSupervisor:Prof.PengXiangangMay2018SchoolofAutomationGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要低压

3、电力线网络具有分布范围广，易接入等优势。利用其进行数据传输将极大的减少成本投入，方便用户安装，因此低压电力线载波通信在电力行业中得到广泛应用，其中最具代表性的是其在集中抄表系统中的运用。低压电力线载波远程集中抄表系统(简称集抄系统)是一种以低压电力线为数据通信媒介，集现代先进计量、通讯和计算机网络技术为一体的用户用电信息采集与分析处理系统。由于低压配电网中大量负载随机投入与撤出带来电力线输入阻抗不确定、噪声干扰大以及信号选择性衰减等缺点，常会使通信链路中断，电力线通信范围变小，降低了电力线载波通信的可靠性，进

4、一步影响集抄系统数据采集的有效性。本文首先以低压载波集抄系统结构、低压电力线信道特性以及电力线网络特征等方面为切入点，分析了引起载波通信可靠性降低的原因。进而归纳总结出采用中继的方法对数据包进行转发，以此扩大载波通信的范围，从而提高集中器到目的电表之间通信可靠性。之后对常见几种中继路由算法的优缺点做了分析，并提出了改进的方向。其次，根据现有动态路由算法存在的不足，本文结合强化学习（Q-学习）算法和蚁群系统算法的优点，提出了以Q学习算法进行寻址并辅以改进蚁群系统算法进行优化的混合寻优路由模型。接着用低压台区电力

5、线通信网络模型，以集中器到目标节点的最小路由跳数为优化目标，从快速性、鲁棒性、抗毁性对混合动态路由算法做了详细分析。仿真结果表明，对比蚁群系统算法、最大最小蚂蚁系统算法该混合路由算法能根据通信信道的变化动态的维护路由，具有很强的抗毁性和自愈性，可大大提高低压电力线通信的可靠性最后，根据电力线信道噪声干扰强、信号衰减大、时变性强的特点，建立电力载波通信网络模型，并以传输延时、丢包率等QoS路由指标作为目标函数，利用混合算法对通信路径进行寻优。结果表明，该混合路由算法能更快地建立起网络中主节点到各从节点的路由，组

6、网耗时短，且在传输时延、丢包率等方面能为集抄系统数据采集能提供更好的网络服务质量。关键词：电力线载波通信；Q学习算法；改进蚁群系统算法；通信可靠性I广东工业大学硕士学位论文ABSTRACTLowvoltagepowerlinenetworkhasthefeaturesofwiderangeofdistributionandeasyaccess.Thedatatransmissionwillgreatlyreducecost,convenientinstallation,sothelowvoltagepower

7、linecarriercommunicationhasbeenwidelyusedintheelectricpowerindustry,whichisthemostrepresentativeofitsuseinthecentralizedmeterreadingsystem.Centralizedmeterreadingsystemforlowvoltagepowerlinecarrier(referredtoasremotereadingsystem)isakindoflowvoltagepowerlin

8、efordatacommunicationmedia,combinedwiththeuserofmodernadvancedmeasurement,communicationandcomputernetworktechnologyasoneoftheelectricityinformationcollectionandanalysissystem.Becauseoflowvoltagedistrib