一种基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法及系统技术方案

技术编号：40507434 阅读：8 留言：0更新日期：2024-03-01 13:22

本发明专利技术公开了一种基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法及系统，包括：构造集中式的电网供用电信息实时监测系统，建立信息年龄的更新模型；构建信息年龄有界的调度算法，检查网络调度的可行性，在可调度情况下更新相关参数并分配各节点的时隙；被调度的各节点完成通信，分析所调度算法下信息年龄的上下界。本发明专利技术中所考虑的信息年龄指标表征的是数据或信息从其生成到接收方可用之间的时间延迟，该指标直接地体现了信息的新鲜度。同时，不同于大多研究中优化网络的长期平均信息年龄，该调度算法将全局的供用电信息的信息年龄控制在一定区间内，可以满足电力网络在供用电信息采集场景下的高实时性需求。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网量测，具体为一种基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法及系统。

技术介绍

1、得益于5g和物联网的迅速发展，以及对能源效率和可再生能源的日益关注，智能电网成为了电力系统中颇有前景的发展方向。新型电力系统的特点在于其能源来源的多样性和可再生能源的接入。随着新能源接入电网，电力系统的运行变得更加复杂，因此信息的时效性变得尤为重要。供能和用能方的变化需要实时的监测和调整，以维持电力系统的稳定性和可靠性。

2、传统上，网络中常用的性能指标有带宽、时延、吞吐量等，这些指标虽然有助于理解通信系统的性能，但却无法提供有关信息的新鲜度的直接度量。信息年龄这一指标不仅考虑了数据包在链路传输中所花费的时间，还考虑了网络调度器指定的传输间隔，直接反映了信息的新鲜度。随着电网新能源介入导致全局供用电信息变化迅速，对于数据和信息的时效性要求变得越来越重要。在这种背景下，信息年龄为实时电力物联网系统提供了更全面的性能指标，成为一个关键概念。

3、近年，有许多研究探讨了网络中信息年龄的优化问题，主要考虑了不同类型的队列模型、数据包生成/到达过程、队列容量、信道模型等，致力于优化整个系统的性能。时隙调度用于规划电力物联网中各节点发送数据的顺序，通过时隙调度的方法，优化全局的信息年龄，这有效地提升网络中数据传输的及时性和准确性，是提升电网的一种重要手段。因此，基于信息年龄的电力系统时隙调度值得进一步研究。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。

<p>2、因此，本专利技术解决的技术问题是：如何有效地实现实时监测、高效调度以及保证信息年龄在可调度范围内。

3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，包括：构造集中式的电网供用电信息实时监测系统，建立信息年龄的更新模型；

4、构建信息年龄有界的调度算法，检查网络调度的可行性，在可调度情况下更新相关参数并分配各节点的时隙；

5、被调度的各节点完成通信，分析所调度算法下信息年龄的上下界。

6、作为本专利技术所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法的一种优选方案，其中：所述集中式的电网供用电信息实时监测系统包括：一个cco中央节点和n个单跳智能量测设备节点；

7、将时间离散为一系列的等长时隙，每个智能量测设备节点根据自身的采样周期周期性地采集数据，并通过信道向cco中央节点发送数据包，在一个时隙内，仅有一个发送信息的节点。

8、作为本专利技术所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法方法的一种优选方案，其：：所述每个智能量测设备节点根据自身的采样周期周期性地采集数据包括，采样事件发生在时隙si(k)、si(k+1)、…、si(k+n)，cco中央节点的接收事件发生在时隙ri(k)、ri(k+1)、…、ri)k+n)，从智能量测设备节点数据包生成到cco中央节点接收，所耗费系统时间记为di(k)，且di(k)＝r(k)-s(k)；

9、一个超帧内节点ni的两个相邻传输时隙之间的间隔长度记为ii，且ii＝r(k+1)-r(k)。

10、作为本专利技术所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法的一种优选方案，其中：所述信息年龄的更新模型包括，

11、

12、其中，gi(t)为智能量测设备节点发送的数据包中的数据生成时间，ai(t)为智能量测设备节点ni在时隙t的信息年龄，定义节点ni的第k个数据包的峰值信息年龄为其中：

13、

14、其中，ti表示为节点的采样周期。

15、作为本专利技术所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法方法的一种优选方案，其中：所述构建信息年龄有界的调度算法包括，在系统输入智能量测设备节点数量n根和各节点的采样周期ti下，可以获得调度的最小传输单元umin以及传输间隔时长ii，判断网络的可调度性；

16、在网络可调度的情况下，获得超帧的持续时长pt并且为各节点分配专用时隙；

17、所述最小传输单元umin是调度算法在超帧中的基本调度单位，为防止丢包，取所有节点中最小的ti作为umin，可得

18、所述各节点ni的传输间隔时长ii设置为umin的整数倍，且令其小于所在节点的采样周期ti，以保证每个节点在下一个采样数据生成之前发送当前数据，故ii(k)＝αi×umin，其中，αi是节点i的传输间隔系数，

19、所述超帧的持续时长pt是所有节点ii的最小公倍数，即pt＝max(αi)×umin,i∈[1,n]。

20、作为本专利技术所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法方法的一种优选方案，其中：所述判断网络的可调度性包括，考虑周期性节点分配的时隙以及非周期性节点的保留时隙；

21、每个最小传输单元umin中为非周期数据包预留σ时隙，即每个umin中有umin-σ个时隙可分配给周期性数据流；

22、当周期性节点分配的时隙以及非周期性节点的保留时隙不超过umin的长度，即时，网络可调度；

23、所述智能量测设备节点在时隙分配中，优先考虑采样周期较小的节点来确定其初始调度时隙ist，分配第一个未使用的时隙t作为ist，再相应地确定超帧剩余时隙中其余节点ni对应的时隙，即

24、作为本专利技术所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法方法的一种优选方案，其中：分析所述调度算法下信息年龄的上下界包括，所述调度算法下节点的信息年龄ai()t)被限制在有界间隔内，即ai(t)∈[ii+ti+1,ti+1]。

25、一种基于信息年龄的电力系统供用电信息调度系统，其特征在于：包括，

26、实时监测模块：构造集中式的电网供用电信息实时监测系统，建立信息年龄的更新模型；

27、调度算法模块：构建信息年龄有界的调度算法，检查网络调度的可行性，在可调度情况下更新相关参数并分配各节点的时隙；

28、调度结果分析模块：被调度的各节点完成通信，分析所调度算法下信息年龄的上下界。

29、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。

30、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。

31、本专利技术的有益效果：本专利技术中所考虑的信息年龄指标表征的是数据或信息从其生成到接收方可用之间的时间延迟，该指标直接地体现了信息的新鲜度。同时，不同于大多研究中优化网络的长期平均信息年龄，该调度算法将全局的供用电信息的信息年龄控制在一定区间内，可以满足电力网络在供用电信息采集场景下的高实时性需求。

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【技术保护点】

1.一种基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于：所述集中式的电网供用电信息实时监测系统包括：一个CCO中央节点和N个单跳智能量测设备节点；

3.如权利要求2所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于：所述每个智能量测设备节点根据自身的采样周期周期性地采集数据包括，采样事件发生在时隙si(k)、si(k+1)、...、si(k+n)，CCO中央节点的接收事件发生在时隙ri(k)、ri(k+1)、...、ri(k+n)，从智能量测设备节点数据包生成到CCO中央节点接收，所耗费系统时间记为Di(k)，且Di(k)＝r(k)-s(k)；

4.如权利要求3所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于：所述信息年龄的更新模型包括，

5.如权利要求4所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于：所述构建信息年龄有界的调度算法包括，在系统输入智能量测设备节点数量N根和各节点的采样周期Ti下，可以获得调度的最小

6.如权利要求5所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于：所述判断网络的可调度性包括，考虑周期性节点分配的时隙以及非周期性节点的保留时隙；

7.如权利要求6所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于：分析所述调度算法下信息年龄的上下界包括，所述调度算法下节点的信息年龄Ai(t)被限制在有界间隔内，即Ai(t)∈[Ii+Ti+1，Ti+1]。

8.一种采用如权利要求1-7任一所述方法的一种基于信息年龄的电力系统供用电信息调度系统，其特征在于：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

...

【技术特征摘要】

1.一种基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于：所述集中式的电网供用电信息实时监测系统包括：一个cco中央节点和n个单跳智能量测设备节点；

3.如权利要求2所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于：所述每个智能量测设备节点根据自身的采样周期周期性地采集数据包括，采样事件发生在时隙si(k)、si(k+1)、...、si(k+n)，cco中央节点的接收事件发生在时隙ri(k)、ri(k+1)、...、ri(k+n)，从智能量测设备节点数据包生成到cco中央节点接收，所耗费系统时间记为di(k)，且di(k)＝r(k)-s(k)；

4.如权利要求3所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于：所述信息年龄的更新模型包括，

5.如权利要求4所述的基于信息年龄的电力系统供用电信息调度方法，其特征在于：所述构建信息年龄有界的调度算法包括，在系统输入智能量测设备节点数...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾渊，沈鑫，赵毅涛，李家浩，杨晓华，刘兴龙，张益鸣，杨茗，茶建华，任建宇，杨昊，杨子阳，孙立元，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：

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