CN112436868B - 一种分布式光伏电力通道复用数据传输方法及系统 - Google Patents

一种分布式光伏电力通道复用数据传输方法及系统 Download PDF

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CN112436868B CN202011324397.1A CN202011324397A CN112436868B CN 112436868 B CN112436868 B CN 112436868B CN 202011324397 A CN202011324397 A CN 202011324397A CN 112436868 B CN112436868 B CN 112436868B
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Abstract

一种分布式光伏电力通道复用数据传输方法及系统，利用基于专家决策的网络选择算法裁定当前周期下电网通信站点的初始化通信机制，再根据上一周期电力线信道的时变度以及当前周期下无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据，进一步裁定当前周期下电网通信站点的通信机制，实现电力线通信与无线通信的网络切换；根据不同业务的特性，基于多领域专家决策选择合适属性的判决准则，以此来选择最适合的通信网络，实现了通信网络综合状态的协调均衡，减少切换次数、降低切换失败可能性，提升通信网络的兼顾性和安全性。

Description

一种分布式光伏电力通道复用数据传输方法及系统
技术领域
本发明属于分布式光伏数据采集与传输技术领域，更具体地，涉及一种分布式光伏电力通道复用数据传输方法及系统。
背景技术
分布式光伏技术作为一种新兴的能源技术，可以同时满足能源需求、减少温室效应和提高供电可靠性，是世界能源技术未来发展的重要方向。为推动能源结构调整优化，助力清洁能源发展，我国相继发布了一系列配套政策，推动清洁能源产业快速发展。2015年国家能源局印发《关于下达2015年光伏发电建设实施方案的通知》，明确对屋顶分布式光伏及全部自发自用的地面分布式光伏不限制建设规模，国家能源局首次正式提出分布式光伏不受规模控制，分布式光伏全面爆发，光伏渗透率逐年提高。
目前国内分布式光伏电站主要应用场景为山区地面型、平原地面型、户用屋顶型、工商业厂房型等光伏电站，相对于集中式光伏电站，分布式光伏电站场地资源利用率高、就地消纳能力强、弃光率低。分布式光伏电站规模不断扩大，应用场景复杂多样、气象条件各异、接入设备类型多样，设备规约繁多、海量数据的存储困难，给设备信息高效采集、有效高速传输、数据信息安全存储等方面带来诸多困难。自动化控制领域主要通信手段有光纤通信、专网通信、无线扩频通信、电力载波通信等，受地理环境、安全可靠性、费用投资等方面的制约，它们很难达到当前系统对于通信的要求，通信问题也成为当前分布式光伏运维管理的重要制约因素。为此，开发一种充分考虑分布式光伏运维的经济性、低成本、高效率的电力通道数据传输方法，具有重要意义。
分布式光伏电力通道采用复用数据传输方法，可以保证网络的稳定性，在电力线信道与无线信道的共同传输中，一旦某一信道出现问题，便可以切换到另外一方信道进行数据传输；在解决电力线通信与无线通信的网络切换问题时，现有技术采用基于单一的以接收信号强度作为判决标准的网络切换算法，没有考虑通信网络的综合状态，例如传输时延、信道带宽、丢包率、时延抖动、接收信号强度等，因此在进行网络切换操作时性能欠佳。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种分布式光伏电力通道复用数据传输方法及系统，利用基于专家决策的网络选择算法裁定当前周期下电网通信站点的初始化通信机制，再根据上一周期电力线信道的时变度以及当前周期下无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据，进一步裁定当前周期下电网通信站点的通信机制，实现电力线通信与无线通信的网络切换。
本发明采用如下的技术方案。
一种分布式光伏电力通道复用数据传输方法的步骤如下：
步骤1，在每个测量周期内，采集第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据；
步骤2，采集当前周期的初始时刻下第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据，建立方案层、准则层和目标层，其中准则层是多个不同属性的判决准则的集合，判决准则包括带宽、容量、吞吐量和出错率，目标层是通信机制，通信机制包括电力线信道、第一无线信道、第二无线信道；其中，第一无线信道、第二无线信道的带宽判 决准则不一样，并且电力线信道、第一无线信道和第二无线信道之间相互切换；面向目标层利用专家决策从准则层中获取判决准则，基于判决准则获得信道参数的权重矩阵，根据权重矩阵利用 TOPSIS方法裁定当前周期下电网通信站点的初始化通信机制；
步骤3，计算上一周期电力线信道的时变度，满足如下关系式：
Figure GDA0003802916640000021
式中，
δ表示上一周期内电力线信道数字通信带宽的近似标准差，
δ0表示标准差阈值；
步骤4，当上一周期电力线信道的时变度大于1时，采集当前周期下第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据，并根据所裁定的当前周期电网通信站点的初始化通信机制，建立方案层、准则层和目标层，当时变度Δ＞1时准则层包括上一周期第一无线信道、第二无线信道的平均数字通信带宽、上一周期电力线信道的平均数字通信带宽、数字通信带宽的设定门限，目标层是通信机制，通信机制包括电力线信道、第一无线信道、第二无线信道；面向目标层利用专家决策从准则层中获取判决准则，基于判决准则获得信道参数的权重矩阵，根据权重矩阵利用TOPSIS方法裁定当前周期下电网通信站点的通信机制；
步骤5，根据所裁定的当前周期下电网通信站点的通信机制，对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换；
优选地，
步骤2包括：
步骤2.1，建立递进的分层结构包括：方案层、准则层和目标层；其中，准则层是多个不同属性的判决准则的集合；
目标层是通信机制；
准则层是多个不同属性的数字通信带宽判决准则的集合；在裁定当前周期下电网通信站点的初始化通信机制时，准则层包括当前周期的初始时刻的电力线信道、第一无线信道和第二无线信道的数字通信带宽的测量数据、数字通信带宽的设定门限；
方案层是对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换；
步骤2.2，面向目标层，基于不同领域的专家决策对不同属性的判决准则进行两两比较并打分，采用1-9标度法对不同属性判决准则的重要程度进行赋值，按照不同属性判决准则的重要程度构造判决矩阵；
步骤2.3，计算判决矩阵的一致性比例，当一致性比例CR＜0.1时，判决矩阵满足一致性要求，进入步骤2.4；否则返回步骤2.2修正判决矩阵；
步骤2.4，面向某一属性判决准则进行层次单排序；
步骤2.5，根据层次单排序构建层次总排序；
步骤2.6，根据构建信道参数的权重矩阵；
步骤2.7，利用TOPSIS方法选择最优信道；
优选地，
在步骤3中，上一周期内电力线信道数字通信带宽的近似标准差δ，满足如下关系式：
Figure GDA0003802916640000041
式中，
Figure GDA0003802916640000042
表示上一周期电力线信道的平均数字通信带宽，满足如下关系式：
Figure GDA0003802916640000043
Ak表示上一周期内第k个测量时刻的电力线信道的数字通信带宽的测量数据，k为自然数且满足1≤k≤N，N表示每个周期内的测量总次数；
优选地，
步骤4包括：
步骤4.1，建立递进的分层结构包括：方案层、准则层和目标层；其中，准则层是多个不同属性的判决准则的集合；
目标层是通信机制；
准则层是多个不同属性的数字通信带宽判决准则的集合；在裁定当前周期下电网通信站点的通信机制时，若时变度Δ＞1，则准则层包括上一周期第一无线信道和第二无线信道的平均数字通信带宽、上一周期电力线信道的平均数字通信带宽、数字通信带宽的设定门限；
在裁定当前周期下电网通信站点的通信机制时，若时变度Δ≤1，则准则层包括上一周期电力线信道的平均数字通信带宽、数字通信带宽的设定门限；
方案层是对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换；
步骤4.2，面向目标层，基于不同领域的专家决策对不同属性的判决准则进行两两比较并打分，采用1-9标度法对不同属性判决准则的重要程度进行赋值，按照不同属性判决准则的重要程度构造判决矩阵；
步骤4.3，计算判决矩阵的一致性比例，当一致性比例CR＜0.1时，判决矩阵满足一致性要求，进入步骤4.4；否则返回步骤4.2修正判决矩阵；
步骤4.4，面向某一属性判决准则进行层次单排序；
步骤4.5，根据层次单排序构建层次总排序；
步骤4.6，根据构建信道参数的权重矩阵；
步骤4.7，利用TOPSIS方法选择最优信道；
优选地，
在步骤4.1中，上一周期第一无线信道或第二无线信道的平均数字通信带宽
Figure GDA0003802916640000051
满足如下关系式：
Figure GDA0003802916640000052
式中，
Bk表示上一周期内第k个测量时刻的第一无线信道或第二无线信道的数字通信带宽的测量数据；
优选地，
判决矩阵满足如下关系式：
P＝[pij]n×n
式中，
P表示判决矩阵，
pij表示采用1-9标度法对第i个网络参数相对于第j个网络参数的重要程度的赋值，并且满足
Figure GDA0003802916640000053
优选地，
判决矩阵的一致性比例满足如下关系式：
CR＝CI/RI
式中，
CR表示判决矩阵的一致性比例，
CI表示判决矩阵的第一一致性指标，
RI表示判决矩阵的第二一致性指标，按照判决矩阵的阶数查表获得；
优选地，
判决矩阵的第一一致性指标满足如下关系式：
CI＝(λmax-n)/(n-1)
式中，
λmax表示判决矩阵的最大特征值，
n表示判决矩阵的阶数；
优选地，
层次单排序，是对某一属性判决准则按照权重向量进行排序，其中权重向量满足如下关系式：
Figure GDA0003802916640000061
式中，
Figure GDA0003802916640000062
表示权重向量，
wm表示判决矩阵的特征向量内的第m个元素，
M表示判决矩阵的特征向量内元素的总数；
优选地，
特征向量满足如下关系式：
Pw＝λmaxw
式中，
w表示判决矩阵的特征向量；
优选地，
在步骤5中，对第一无线信道、第二无线信和电力线信道进行选择与切换，包括：
(1)当前周期电网通信站点的通信机制为电力线信道时，向电力线通信收发机、第一无线通信收发机和第二无线通信收发机均发送电力线载波通信运行信号；
(2)当前周期电网通信站点的通信机制为第一无线信道或第二无线信道时，向电力线通信收发机、第一无线通信收发机和第二无线通信收发机均发送第一无线信道或第二无线信道运行信号；
优选地，
电力线通信收发机、第一无线通信收发机和第二无线通信收发机采用并行设置；
优选地，
专家决策包括电力企业领域的专家决策、普通用户领域的专家决策、政府部门领域的专家决策；
优选地，
通信机制包括电力线信道、第一无线信道、第二无线信道。
一种分布式光伏电力通道复用数据传输系统，包括数字通信带宽测量模块、通信机制裁定模块、通信机制执行模块；
数字通信带宽测量模块，用于在每个测量周期内，采集第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据；
通信机制裁定模块，用于裁定当前周期下电网通信站点的初始化通信机制和当前周期下电网通信站点的通信机制；
通信机制执行模块，用于根据所裁定的当前周期电网通信站点的通信机制，对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，根据不同业务的特性，基于多领域专家决策选择合适属性的判决准则，以此来选择最适合的通信网络，实现了通信网络综合状态的协调均衡，减少切换次数、降低切换失败可能性，提升通信网络的兼顾性和安全性。
附图说明
图1为本发明分布式光伏电力通道复用数据传输方法的流程图；
图2为本发明分布式光伏电力通道复用数据传输方法中基于专家决策的网络选择算法的流程示意图；
图3为本发明分布式光伏电力通道复用数据传输方法中基于专家决策的网络选择算法的递进分层结构示意图；
图4为本发明分布式光伏电力通道复用数据传输系统应用于远程抄表系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
实施例1。
如图1所示，分布式光伏电力通道复用数据传输方法的步骤如下：
步骤1，在每个测量周期内，采集第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据。
具体地，
如图2所示，通信网络的判决准则包括带宽、容量、吞吐量和出错率，对于本发明的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，选择带宽作为数字通信网络的判决准则是非限制性的较优选择，所属领域技术人员可以根据应用场景的实际情况选择不同属性的通信网络的判决准则。
步骤2，采集当前周期的初始时刻下第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据，利用基于专家决策的网络选择算法裁定当前周期下电网通信站点的初始化通信机制。
具体地，
如图3所示，步骤2包括：
步骤2.1，建立递进的分层结构包括：方案层、准则层和目标层；其中，准则层是多个不同属性的判决准则的集合。
目标层是通信机制，通信机制包括电力线信道、第一无线信道、第二无线信道。本优选实施例中，可供选择的通信机制如图3所示，包括：电力线(Power Line Carrier，PLC)信道、第一无线信道和第二无线信道。
准则层是多个不同属性的数字通信带宽判决准则的集合，在裁定当前周期下电网通信站点的初始化通信机制时，准则层包括当前周期的初始时刻的电力线信道、第一无线信道和第二无线信道的数字通信带宽的测量数据、数字通信带宽的设定门限；
本优选实施例中，准则层是带宽判决准则的集合，该集合包括：初始时刻的电力线信道的数字通信带宽A0、初始时刻的第一无线信道的数字通信带宽B'0、初始时刻的第二无线信道的数字通信带宽B″0、智能电网关于自动化及管理应用的通信带宽设定门限M1、智能电网关于自动抄表及高级计量应用的通信带宽设定门限M2。
值得注意的是，所属领域技术人员可以根据通信网络配置要求以及业务特性选择不同的带宽判决准则，包含但不限于本发明优选实施例中所选择的数字通信带宽和通信带宽设定门限，本发明优选实施例所选择的带宽判决准则仅是为了利用基于专家决策的网络选择算法实现当前周期下电网通信站点的初始化通信机制的裁定的非限制性的较优选择。
方案层是对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换。
步骤2.2，面向目标层，基于不同领域的专家决策对不同属性的判决准则进行两两比较并打分，采用1-9标度法对不同属性判决准则的重要程度进行赋值，按照不同属性判决准则的重要程度构造判决矩阵。
具体地，
专家决策包括电力企业领域的专家决策、普通用户领域的专家决策、政府部门领域的专家决策；
值得注意的是，所属领域技术人员可以根据所面向的电力系统的业务特性选择不同领域的专家决策，包含但不限于电力企业领域的专家决策、普通用户领域的专家决策、政府部门领域的专家决策；本发明优选实施例选择的电力企业领域的专家决策和普通用户领域的专家决策，是为了实现利用基于专家决策的网络选择算法实现当前周期下电网通信站点的初始化通信机制的裁定的非限制性的较优选择。
具体地，
判决矩阵满足如下关系式：
P＝[pij]n×n
式中，
P表示判决矩阵，
pij表示采用1-9标度法对第i个网络参数相对于第j个网络参数的重要程度的赋值，并且满足
Figure GDA0003802916640000091
步骤2.3，计算判决矩阵的一致性比例，当一致性比例CR＜0.1时，判决矩阵满足一致性要求，进入步骤2.4；否则返回步骤2.2修正判决矩阵。
具体地，
判决矩阵的一致性比例满足如下关系式：
CR＝CI/RI
式中，
CR表示判决矩阵的一致性比例，
CI表示判决矩阵的第一一致性指标，
RI表示判决矩阵的第二一致性指标，按照判决矩阵的阶数查表1“第二一致性指标表”获得，表1如下所示：
表1第二一致性指标表
判决矩阵的阶数 第二一致性指标
1 0
2 0
3 0.52
4 0.89
5 1.12
6 1.26
7 1.36
8 1.41
9 1.46
10 1.49
11 1.52
12 1.54
13 1.56
14 1.58
15 1.59
在本优选实施例中，当前周期的初始时刻下，判决矩阵是一个2阶矩阵，因此查询上表得到第二一致性指标为0。
具体地，
判决矩阵的第一一致性指标满足如下关系式：
CI＝(λmax-n)/(n-1)
式中，
λmax表示判决矩阵的最大特征值，
n表示判决矩阵的阶数。
步骤2.4，面向某一属性判决准则进行层次单排序。
具体地，
层次单排序，是对某一属性判决准则按照权重向量进行排序，其中权重向量满足如下关系式：
Figure GDA0003802916640000111
式中，
Figure GDA0003802916640000112
表示权重向量，
wm表示判决矩阵的特征向量内的第m个元素，
M表示判决矩阵的特征向量内元素的总数。
具体地，
特征向量满足如下关系式：
Pw＝λmaxw
式中，
w表示判决矩阵的特征向量。
步骤2.5，根据层次单排序构建层次总排序。
步骤2.6，根据构建信道参数的权重矩阵。
步骤2.7，利用TOPSIS方法选择最优信道。
本优选实施例中，利用基于专家决策的网络选择算法所裁定的初始化通信机制结果如表2“初始化通信机制”所示：
表2初始化通信机制
初始时刻下的带宽判决准则 初始化通信机制
A<sub>0</sub>＞M<sub>2</sub> 电力线信道
A<sub>0</sub>＜M<sub>1</sub> 第一无线信道或第二无线信道
A<sub>0</sub>＞M<sub>1</sub>且B'<sub>0</sub>＞M<sub>1</sub> 第一无线信道
A<sub>0</sub>＞M<sub>1</sub>且B″<sub>0</sub>＞M<sub>1</sub> 第二无线信道
A<sub>0</sub>＞M<sub>1</sub>且B'<sub>0</sub>＜M<sub>1</sub>且B″<sub>0</sub>＜M<sub>1</sub> 电力线信道
根据所采集的初始时刻的电力线信道的数字通信带宽A0、初始时刻的第一无线信道、第二无线信道的数字通信带宽B'0、B″0，以及用户设置的智能电网关于自动化及管理应用的通信带宽设定门限M1、智能电网关于自动抄表及高级计量应用的通信带宽设定门限M2，查询上表，实现对当前周期下电网通信站点的初始化通信机制的裁定。
步骤3，计算上一周期电力线信道的时变度，满足如下关系式：
Figure GDA0003802916640000121
式中，
δ表示上一周期内电力线信道数字通信带宽的近似标准差，
δ0表示标准差阈值。
当时变度Δ＞1时，表示上一周期电力线信道处于时变剧烈状态；当时变度Δ＜1时，表示上一周期电力线信道处于时变平稳状态。对于上一周期内时变剧烈的电力线信道，在下一周期内要优选考虑是否对其进行信道切换。
具体地，
在步骤3中，上一周期内电力线信道数字通信带宽的近似标准差δ，满足如下关系式：
Figure GDA0003802916640000122
式中，
Figure GDA0003802916640000123
表示上一周期电力线信道的平均数字通信带宽，满足如下关系式：
Figure GDA0003802916640000124
Ak表示上一周期内第k个测量时刻的电力线信道的数字通信带宽的测量数据，k为自然数且满足1≤k≤N，N表示每个周期内的测量总次数。
步骤4，当上一周期电力线信道的时变度大于1时，采集当前周期下第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据，并根据所裁定的当前周期电网通信站点的初始化通信机制，建立方案层、准则层和目标层，当时变度Δ＞1时准则层包括上一周期第一无线信道、第二无线信道的平均数字通信带宽、上一周期电力线信道的平均数字通信带宽、数字通信带宽的设定门限，目标层是通信机制，通信机制包括电力线信道、第一无线信道、第二无线信道；面向目标层利用专家决策从准则层中获取判决准则，基于判决准则获得信道参数的权重矩阵，根据权重矩阵利用TOPSIS方法裁定当前周期下电网通信站点的通信机制。
具体地，
步骤4包括：
步骤4.1，建立递进的分层结构包括：方案层、准则层和目标层；其中，准则层是多个不同属性的判决准则的集合；
目标层是通信机制，通信机制包括电力线载波通信、无线通信。本优选实施例中，可供选择的通信机制如图3所示，包括：电力线(Power Line Carrier，PLC) 信道、第一无线信道和第二无线信道。
准则层是多个不同属性的数字通信带宽判决准则的集合。
在裁定当前周期下电网通信站点的通信机制时，若时变度Δ＞1，则准则层包括上一周期第一无线信道和第二无线信道的平均数字通信带宽、上一周期电力线信道的平均数字通信带宽、数字通信带宽的设定门限。
在裁定当前周期下电网通信站点的通信机制时，若时变度Δ≤1，则准则层包括上一周期电力线信道的平均数字通信带宽、数字通信带宽的设定门限。
本优选实施例中，准则层采用的是带宽判决准则包括：上一周期的电力线信道的平均数字通信带宽
Figure GDA0003802916640000131
上一周期第一无线信道或第二无线信道的平均数字通信带宽
Figure GDA0003802916640000132
智能电网关于自动化及管理应用的通信带宽设定门限M1、智能电网关于自动抄表及高级计量应用的通信带宽设定门限M2、智能电网关于视频监控应用的通信带宽设定门限M3。
值得注意的是，所属领域技术人员可以根据通信网络配置要求以及业务特性选择不同的带宽判决准则，包含但不限于本发明优选实施例中所选择的数字通信带宽和通信带宽设定门限，本发明优选实施例所选择的带宽判决准则仅是为了利用基于专家决策的网络选择算法实现当前周期下电网通信站点的通信机制的裁定的非限制性的较优选择。
方案层是对无线信道和电力线信道进行选择与切换。
具体地，
在步骤4.1中，上一周期第一无线信道或第二无线信道的平均数字通信带宽
Figure GDA0003802916640000141
满足如下关系式：
Figure GDA0003802916640000142
式中，
Bk表示上一周期内第k个测量时刻的第一无线信道或第二无线信道的数字通信带宽的测量数据。
步骤4.2，面向目标层，基于不同领域的专家决策对不同属性的判决准则进行两两比较并打分，采用1-9标度法对不同属性判决准则的重要程度进行赋值，按照不同属性判决准则的重要程度构造判决矩阵。
具体地，
专家决策包括电力企业领域的专家决策、普通用户领域的专家决策、政府部门领域的专家决策；
值得注意的是，所属领域技术人员可以根据所面向的电力系统的业务特性选择不同领域的专家决策，包含但不限于电力企业领域的专家决策、普通用户领域的专家决策、政府部门领域的专家决策；本发明优选实施例选择的电力企业领域的专家决策和普通用户领域的专家决策，是为了实现利用基于专家决策的网络选择算法实现当前周期下电网通信站点的初始化通信机制的裁定的非限制性的较优选择。
具体地，
判决矩阵满足如下关系式：
P＝[Pij]nxn
式中，
P表示判决矩阵，
pij表示采用1-9标度法对第i个网络参数相对于第j个网络参数的重要程度的赋值，并且满足
Figure GDA0003802916640000143
步骤4.3，计算判决矩阵的一致性比例，当一致性比例CR＜0.1时，判决矩阵满足一致性要求，进入步骤4.4；否则返回步骤4.2修正判决矩阵。
具体地，
判决矩阵的一致性比例满足如下关系式：
CR＝CI/RI
式中，
CR表示判决矩阵的一致性比例，
CI表示判决矩阵的第一一致性指标，
RI表示判决矩阵的第二一致性指标，按照判决矩阵的阶数查表1“第二一致性指标表”获得。在本优选实施例中，当前周期下，判决矩阵是一个3阶矩阵，因此查询表1“平均一致性指标表”获得第二一致性指标为0.52。
步骤4.4，面向某一属性判决准则进行层次单排序；
具体地，
层次单排序，是对某一属性判决准则按照权重向量进行排序，其中权重向量满足如下关系式：
Figure GDA0003802916640000151
式中，
Figure GDA0003802916640000152
表示权重向量，
wm表示判决矩阵的特征向量内的第m个元素，
M表示判决矩阵的特征向量内元素的总数。
具体地，
特征向量满足如下关系式：
Pw＝λmaxw
式中，
w表示判决矩阵的特征向量。
步骤4.5，根据层次单排序构建层次总排序；
步骤4.6，根据构建信道参数的权重矩阵；
步骤4.7，利用TOPSIS方法选择最优信道。
本优选实施例中，利用基于专家决策的网络选择算法所裁定的当前周期通信机制结果如表3“当前周期通信机制”所示：
表3当前周期通信机制
Figure GDA0003802916640000153
Figure GDA0003802916640000161
根据所采集的上一周期的电力线信道的平均数字通信带宽
Figure GDA0003802916640000162
上一周期第一无线信道或第二无线信道的平均数字通信带宽
Figure GDA0003802916640000163
以及用户设置的智能电网关于自动化及管理应用的通信带宽设定门限M1、智能电网关于自动抄表及高级计量应用的通信带宽设定门限M2、智能电网关于视频监控应用的通信带宽设定门限 M3，查询上表，实现对当前周期下电网通信站点的通信机制的裁定。
步骤5，根据所裁定的当前周期下电网通信站点的通信机制，对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换；
具体地，
在步骤5中，对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换，包括：
(1)当前周期电网通信站点的通信机制为电力线信道时，向电力线通信收发机、第一无线通信收发机和第二无线通信收发机均发送电力线信道运行信号；
(2)当前周期电网通信站点的通信机制为第一无线信道或第二无线信道时，向电力线通信收发机、第一无线通信收发机和第二无线通信收发机均发送第一无线信道或第二无线信道运行信号。
本优选实施例中，结合采集的数字通信带宽数据、用户设置的带宽设定门限、上一周期电力线信道状态、当前周期的初始化通信机制，根据表3的裁定结果，选择是否对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行切换操作。
具体地，
电力线通信收发机和无线通信收发机采用并行设置，因此，电力线通信收发机、第一无线通信收发机和第二无线通信收发机能够相互独立地执行通信任务。
一种分布式光伏电力通道复用数据传输系统，包括数字通信带宽测量模块、通信机制裁定模块、通信机制执行模块；
数字通信带宽测量模块，用于在每个测量周期内，采集第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据；
通信机制裁定模块，用于裁定当前周期下电网通信站点的初始化通信机制和当前周期下电网通信站点的通信机制；
通信机制执行模块，用于根据所裁定的当前周期电网通信站点的通信机制，对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换。
如图4所示，对于工业用电远程智能抄表系统，采用本发明提出的分布式光伏电力通道复用数据传输系统，在数据传输层中以电力线信道与第一无线信道、第二无线信道相结合的方式完成数据通信任务。
第一、第二无线信道模块均采用主流的RS232/485通信接口与终端完成通信任务。数据采集层按照管理层命令采集用户的用电数据，并通过电力线信道或第一无线信道或第二无线信道把数据汇集到服务器。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，根据不同业务的特性，基于多领域专家决策选择合适属性的判决准则，以此来选择最适合的通信网络，实现了通信网络综合状态的协调均衡，减少切换次数、降低切换失败可能性，提升通信网络的兼顾性和安全性。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
所述方法包括：
步骤1，在每个测量周期内，采集第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据；
步骤2，采集当前周期的初始时刻下第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据，建立方案层、准则层和目标层，其中准则层是多个不同属性的判决准则的集合，判决准则包括带宽、容量、吞吐量和出错率，目标层是通信机制，通信机制包括电力线信道、第一无线信道、第二无线信道；其中，第一无线信道、第二无线信道的带宽判决准则不一样，并且电力线信道、第一无线信道和第二无线信道之间相互切换；面向目标层利用专家决策从准则层中获取判决准则，基于判决准则获得信道参数的权重矩阵，根据权重矩阵利用TOPSIS方法裁定当前周期下电网通信站点的初始化通信机制；
步骤3，计算上一周期电力线信道的时变度，满足如下关系式：
Figure FDA0003857316510000011
式中，
δ表示上一周期内电力线信道数字通信带宽的近似标准差，
δ0表示标准差阈值；
步骤4，当上一周期电力线信道的时变度大于1时，采集当前周期下第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据，并根据所裁定的当前周期电网通信站点的初始化通信机制，建立方案层、准则层和目标层，当时变度大于1时准则层包括上一周期第一无线信道、第二无线信道的平均数字通信带宽、上一周期电力线信道的平均数字通信带宽、数字通信带宽的设定门限，目标层是通信机制，通信机制包括电力线信道、第一无线信道、第二无线信道；面向目标层利用专家决策从准则层中获取判决准则，基于判决准则获得信道参数的权重矩阵，根据权重矩阵利用TOPSIS方法裁定当前周期下电网通信站点的通信机制；
步骤5，根据所裁定的当前周期下电网通信站点的通信机制，对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换。
2.根据权利要求1所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
步骤2包括：
步骤2.1，建立递进的分层结构包括：方案层、准则层和目标层；其中，准则层是多个不同属性的判决准则的集合；
所述目标层是通信机制；
所述准则层是多个不同属性的数字通信带宽判决准则的集合；在裁定当前周期下电网通信站点的初始化通信机制时，所述准则层包括当前周期的初始时刻的电力线信道、第一无线信道和第二无线信道的数字通信带宽的测量数据、数字通信带宽的设定门限；
所述方案层是对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换；
步骤2.2，面向目标层，基于不同领域的专家决策对不同属性的判决准则进行两两比较并打分，采用1-9标度法对不同属性判决准则的重要程度进行赋值，按照不同属性判决准则的重要程度构造判决矩阵；
步骤2.3，计算判决矩阵的一致性比例，当一致性比例CR＜0.1时，判决矩阵满足一致性要求，进入步骤2.4；否则返回步骤2.2修正判决矩阵；
步骤2.4，面向某一属性判决准则进行层次单排序；
步骤2.5，根据层次单排序构建层次总排序；
步骤2.6，根据构建信道参数的权重矩阵；
步骤2.7，利用TOPSIS方法选择最优信道。
3.根据权利要求1所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
在步骤3中，上一周期内电力线信道数字通信带宽的近似标准差δ，满足如下关系式：
Figure FDA0003857316510000021
式中，
Figure FDA0003857316510000022
表示上一周期内电力线信道的平均数字通信带宽，满足如下关系式：
Figure FDA0003857316510000023
Ak表示上一周期内第k个测量时刻的电力线信道的数字通信带宽的测量数据，k为自然数且满足1≤k≤N，N表示每个周期内的测量总次数。
4.根据权利要求1所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
步骤4包括：
步骤4.1，建立递进的分层结构包括：方案层、准则层和目标层；其中，准则层是多个不同属性的判决准则的集合；
所述目标层是通信机制；
所述准则层是多个不同属性的数字通信带宽判决准则的集合；在裁定当前周期下电网通信站点的通信机制时，若时变度Δ>1，则所述准则层包括上一周期第一无线信道和第二无线信道的平均数字通信带宽、上一周期电力线信道的平均数字通信带宽、数字通信带宽的设定门限；
在裁定当前周期下电网通信站点的通信机制时，若时变度Δ≤1，则所述准则层包括上一周期电力线信道的平均数字通信带宽、数字通信带宽的设定门限；
所述方案层是对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换；
步骤4.2，面向目标层，基于不同领域的专家决策对不同属性的判决准则进行两两比较并打分，采用1-9标度法对不同属性判决准则的重要程度进行赋值，按照不同属性判决准则的重要程度构造判决矩阵；
步骤4.3，计算判决矩阵的一致性比例，当一致性比例CR＜0.1时，判决矩阵满足一致性要求，进入步骤4.4；否则返回步骤4.2修正判决矩阵；
步骤4.4，面向某一属性判决准则进行层次单排序；
步骤4.5，根据层次单排序构建层次总排序；
步骤4.6，根据构建信道参数的权重矩阵；
步骤4.7，利用TOPSIS方法选择最优信道。
5.根据权利要求4所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
在步骤4.1中，上一周期第一无线信道或第二无线信道的平均数字通信带宽
Figure FDA0003857316510000031
满足如下关系式：
Figure FDA0003857316510000041
式中，
Bk表示上一周期内第k个测量时刻的第一无线信道或第二无线信道的数字通信带宽的测量数据，k为自然数且满足1≤k≤N，N表示每个周期内的测量总次数。
6.根据权利要求2或4所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
所述判决矩阵满足如下关系式：
P＝[pij]n×n
式中，
P表示判决矩阵，
pij表示采用1-9标度法对第i个网络参数相对于第j个网络参数的重要程度的赋值，并且满足
Figure FDA0003857316510000042
7.根据权利要求2或4所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
所述判决矩阵的一致性比例满足如下关系式：
CR＝CI/RI
式中，
CR表示判决矩阵的一致性比例，
CI表示判决矩阵的第一一致性指标，
RI表示判决矩阵的第二一致性指标，按照判决矩阵的阶数查表获得。
8.根据权利要求7所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
判决矩阵的第一一致性指标满足如下关系式：
CI＝(λmax-n)/(n-1)
式中，
λmax表示判决矩阵的最大特征值，
n表示判决矩阵的阶数。
9.根据权利要求2或4所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
所述层次单排序，是对某一属性判决准则按照权重向量进行排序，其中权重向量满足如下关系式：
Figure FDA0003857316510000051
式中，
Figure FDA0003857316510000052
表示权重向量，
wm表示判决矩阵的特征向量内的第m个元素，
M表示判决矩阵的特征向量内元素的总数。
10.根据权利要求9所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
所述特征向量满足如下关系式：
Pw＝λmaxw
式中，
λmax表示判决矩阵的最大特征值，
w表示判决矩阵的特征向量。
11.根据权利要求1所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
在步骤5中，对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换，包括：
(1)当前周期电网通信站点的通信机制为电力线信道时，向电力线通信收发机、第一无线通信收发机和第二无线通信收发机均发送电力线信道运行信号；
(2)当前周期电网通信站点的通信机制为第一无线信道或第二无线信道时，向电力线通信收发机、第一无线通信收发机和第二无线通信收发机均发送第一无线信道或第二无线信道运行信号。
12.根据权利要求11所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
所述电力线通信收发机、第一无线通信收发机和第二无线通信收发机采用并行设置。
13.根据权利要求1所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
所述专家决策包括电力企业领域的专家决策、普通用户领域的专家决策、政府部门领域的专家决策。
14.根据权利要求1所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法，其特征在于，
所述通信机制包括电力线信道、第一无线信道、第二无线信道。
15.利用权利要求1至14任一项所述的分布式光伏电力通道复用数据传输方法的电力通道复用数据传输系统，其特征在于，
所述分布式光伏电力通道复用数据传输系统包括数字通信带宽测量模块、通信机制裁定模块、通信机制执行模块；
数字通信带宽测量模块，用于在每个测量周期内，采集第一无线信道、第二无线信道和电力线信道的数字通信带宽的测量数据；
通信机制裁定模块，用于裁定当前周期下电网通信站点的初始化通信机制和当前周期下电网通信站点的通信机制；
通信机制执行模块，用于根据所裁定的当前周期下电网通信站点的通信机制，对第一无线信道、第二无线信道和电力线信道进行选择与切换。
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