智能配电网无线传感器网络节点能量有效性研究

摘要

配电网是整个电力系统与分散用户相连的部分。智能配网系统是实现配网正常运行及事故情况下监测、保护、用电和配电管理的智能化。采用先进的传感器技术可以将电网设备运行状况的数据信息收集并发送到主站的控制中心。无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）具有的灵活性、机动性特点成为智能配电网终端采集、传输信号的重要保障。但是由于无线传感器网络自身的问题，使得节点的使用寿命成为无线传感器网络在智能配电网中应用的最大障碍，节点能量过快耗尽会影响到网络的性能。如何提高网络节点的能量利用率,延长网络的寿命已经成为其在智能配电网中应用的研究重点。本文在配电网环境中对无线传感器网络节点能量有效性进行研究，通过研究正常节点和有恶意节点攻击网络两种情况时的节点能量管理方式。主要工作如下：
　　首先针对网络运行中节点都是正常节点的情况，设计了基于地理位置的无线传感器网络节点休眠唤醒机制，对网络节点的工作时间进行优化调度。通过判断网络节点的剩余能量和地理位置采取动态中继节点选择方式进行传感器节点休眠调度,设计出中继节点自适应选择的节点休眠机制。仿真结果表明设计的休眠机制能够减少节点不必要能耗、延长网络寿命。
　　其次针对网络运行后期出现的恶意节点对正常节点的破坏导致不必要的能量消耗问题，构建了非合作博弈数据模型，根据模型设计了基于效用的动态源路由（Utility based Dynamic Source Routing, UDSR）。利用UDSR策略主要特点是选择所有路径中平均效用值最高的路径传输数据信息的特性，能够有效的阻止一些恶意节点对正常节点的破坏，从而避免了不必要的能量消耗。仿真结果表明将UDSR策略应用于无线传感器网络中，能够减少节点不必要能耗、延长网络寿命。
　　在网络运行初期采用基于地理位置的中继节点自适应休眠机制可以很好地延长网络寿命。当网络中出现恶意节点时，采用UDSR策略对恶意节点正确管理，进一步的减少节点能耗，延长网络的寿命。

目录

声明

第一章 绪论

§1.1 课题研究背景及意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3论文主要研究内容与组织结构

第二章 智能配电网和无线传感器网络应用分析

§2.1 智能配电网分析

§2.2无线传感器网络分析

§2.3无线传感器网络在智能配电网中的应用分析

§2.4本章小结

第三章 无线传感器网络低功耗能量管理策略分析

§3.1网络节点功率控制分析

§3.2网络中引入移动汇聚节点分析

§3.3节点休眠唤醒机制分析

§3.4本章小结

第四章 基于地理位置的无线传感器网络中继节点自适应选择休眠机制

§4.1模型建立

§4.2节点休眠策略

§4.3仿真与结果分析

§4.4本章小结

第五章 基于非合作博弈论的无线传感器网络节能策略

§5.1博弈节能策略

§5.2模型建立

§5.3仿真与结果分析

§5.4本章小结

第六章总结与展望

§6.1总结

§6.2展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕期间科研成果