摘 要

智能电网是新世纪以来学者们研究的重点领域，是对传统电网的智能化改造。而智能配电网是智能电网的重要构成部分，是直接面向客户的，承担着为用户服务，保障电能质量，提升运行效率的关键环节。考虑到智能配电网的结构十分复杂，采集的信息数量庞大，将无线传感器网络应用于智能配电网通信是配电智能化的关键。研究应用于智能配电网通信业务中的无线传感器网络路由算法，通过查阅文献了解智能配电网路由算法在国内外的研究现状，了解路由算法的分类并选择满足智能配电网通信业务的要求的适合智能配电通信网的路由算法。本文首先对智能配电网通信需求进行分析，然后了解配电网的结构，构造符合配电网结构特点的网络模型，选用dijkstra算法，在本次毕业设计中，主要解决的问题包括簇头和簇头之间的最短路径求取以及簇头和基站之间最短路径求取。为了使网络的存在时间更长，需要减少普通节点的能量消耗。MATLAB仿真表明，该算法可以正确的求取节点间的最短路径，符合题目要求。

关键词：智能配电网；无线传感器网络；通信业务；节点；MATLAB

Abstract

Smart Grid focus areas of research scholars since the new century, is the traditional power grid intelligent transformation, to achieve efficient, reliable, economical and environmentally friendly as well as user security grid target. And an important part of smart distribution grid as smart grid, direct-to-customer, are responsible for customer service, guarantee power quality, improve operational efficiency key. Because smart grid distribution complex structure, large amount of information collected, wireless sensor networks used in smart distribution networks is the key to intelligent power distribution. Research on smart grid communications with business applications background wireless sensor network routing algorithm, literature distribution network by the intelligent understanding of domestic and foreign research status algorithm routing algorithm to understand classification and distribution network smart choice to meet traffic requirements routing algorithm for intelligent power distribution communications network. Firstly, smart distribution network traffic needs analysis, and then to understand the structure of the distribution network, the network model structure in line with the structural characteristics of the distribution network, the choice of dijkstra algorithm, the solution is The route cluster head and cluster head and cluster obtaining the shortest path between the base station and the first problem, to reduce the energy consumption of the nodes, the network can survive longer. MATLAB simulation results show that the algorithm can correctly strike the shortest path between nodes, in line with the requirements of the subject.

Key Words: intelligent distribution network; wireless sensor networks; communication services; node; MATLAB

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1课题的研究目的及意义 1

1.2智能配电网中路由算法国内外的研究现状 1

1.3课题研究的基本内容及预期目标 3

第2章 智能配电网通信需求分析 4

2.1配电自动化系统系统结构特点和需求 4

2.1.1智能配网系统配用电自动化系统 4

2.1.2智能配网系统配用电自动化系统的通信需求 5

2.2智能配电网终端设备的结构特点和通信需求 6

2.3智能配电网数据通信需求 7

第3章基于智能配电网的无线传感器网络结构 8

3.1配电网结构特点 8

3.2智能配电网结构模型 9

3.3无线传感器网络的结构模型 11

第4章 基于智能配电网的Dijkstra算法 13

4.1Dijkstra算法的思想 13

4.2 Dijkstra算法的原理 14

4.3 Dijkstra算法的设计与分析 15

第5章 总结与展望 20

参考文献 21

致谢 22

第1章 绪论

1.1课题的研究目的及意义

智能电网是电网的智能化，是二十一世纪以来，学者们提出的电网的新概念。智能电网包括以下四个部分。第一个是AMI，即高级量测体系，是智能电网实现的初始工作。第二个是ADO，即高级配电运行，功能是实现电网自我恢复，对网络的运行状况进行实时监测和管理。第三个是ATO，即高级输电运行，输电网是整个电网的骨架结构。第四个是AAM，即高级资产管理，AAM的主要任务是提高电网的资源利用率，有效的降低电网中的成本。智能电网以集成的、高速双工通讯网络为根基，融合了很多先进的技术与方法，如对电网中设备的控制、传感技术和测量技术、以及设备技术和决策支持系统技术。电网正在走向智能电网的概念，目的是使电网的数据信息传递效率更高，可靠性能更好，成本更低，绿色环境，用户体验更安全。

随着智能电网的提出，研究与开发的强度也越来越大，学者们逐渐认识到智能电网将在提高复杂电网的安全系数和增强电网的生存性方面起到重要作用^[1]。智能电网的四个组成部分中，ADO的装备相对较为薄弱，因而在现阶段的国内外智能电网研究中，配电网一直都是学者们的关注重点也是学者需要攻克的难题。在本文中主要讨论的是也是智能配电网，其目标是在尽量少的人工介入或者没有人工介入的情况下完成配电自动化与智能化。

智能配电通信网是智能配电网的一个网络框架，是落实智能配电网的必不可少的条件。智能配电网通信目前主要采取以光纤为基础的光通信、无线传感器通信，和低压电力线载波通信三种通信方式。本文采用的是无线通信方式，后文中会描述采用无线通信的理由，这里不加赘述。将无线传感器网络技术应用于智能配电网，并研究高效率的可行的路由算法可以正确地调整电力资源分配策略^[3]，从而提高电力资源利用的有效性，对智能配电网的节点的电力参数及时获取。这样才能有效地了解当地的电网的实时运行状态，使电网中的意外事故可以在导致级联效应和更大的灾难性系统故障的结果之前被检测和隔离^[3]，从而提高电网的稳定性和坚固性。路由协议是智能电网中数据传输路径研究的关键，路由协议在不同的应用中差别很大所以路由协议设计是否合适将直接影响配电网中数据传输的质量^[5]。研究可靠性高实时性高的智能配电通信网的网络路由算法，对保证智能电网中数据信息的实时性和可靠性传输、更高效的利用电力系统中的资源具有很重大的意义^[5]。

1.2智能配电网中路由算法国内外的研究现状

无线传感器网络的研究中，对于路由协议的研究一直是中心工作，无线传感器网络与传统的通信网络不同的是其具有快速自动组网的特性。因为网络中的节点能量不是无限的，每次节点之间进行信息交换都会消耗节点的能量，所以在节点间信息交换时选择合适的路由算法可以有效地利用节点的能量，另外其网络中节点数目大，节点对数据的存储和处理能力有限，节点仅知道一部分拓扑信息，路由协议必须在只知道一部分网络拓扑的情况下寻找数据的源节点与目标节点之间数据的转发的合适路径。其主要目的是确保数据高效可靠传输，使网络存活时间更长。目前国内外对智能配电网的研究中，根据无线传感器网络中路由协议有许多不同的分类方法。有按照网络结构分类的，也有按照应用特征分类的，但是这些分类方法不够整体，相对来说不集中，所以下面对几个典型的无线传感器路由算法进行介绍。

1）Flooding路由算法