改進(jìn)WRR算法的變電站高頻暫態(tài)信號(hào)捕獲仿真方法

深圳供電局有限公司 張新慈

北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司 焦 濤 萬(wàn)志遠(yuǎn)

加權(quán)循環(huán)所有業(yè)務(wù)隊(duì)列服務(wù)簡(jiǎn)稱為WRR算法，能夠?qū)?yōu)先執(zhí)行權(quán)首先分配給享有較高優(yōu)先級(jí)能力的隊(duì)列項(xiàng)目。在大多數(shù)情況下，相對(duì)于低等級(jí)的優(yōu)先權(quán)限來(lái)說(shuō)，WRR算法首先處理高等級(jí)的優(yōu)先項(xiàng)目文件，但在高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)對(duì)象相對(duì)較多時(shí)，低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)也并不會(huì)被控制主機(jī)完全屏蔽。與其它信號(hào)處理手段不同，WRR算法對(duì)隊(duì)列組織的調(diào)度能力進(jìn)行了著重強(qiáng)調(diào)，能夠在保持已進(jìn)行業(yè)務(wù)對(duì)象執(zhí)行能力的同時(shí)，對(duì)其它業(yè)務(wù)主題進(jìn)行分類處理，再?gòu)闹刑暨x出最符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)對(duì)象參量。對(duì)于處在業(yè)務(wù)流排列隊(duì)伍中的執(zhí)行對(duì)象來(lái)說(shuō)，WRR算法可為每一隊(duì)列結(jié)構(gòu)匹配一個(gè)固定的權(quán)值參量，一方面滿足高頻信號(hào)的實(shí)際傳輸需求，另一方面使整個(gè)隊(duì)列環(huán)境中的權(quán)值總和時(shí)刻趨于穩(wěn)定。因此，在處理復(fù)雜化的高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)隊(duì)列時(shí)，WRR算法能夠避免過(guò)度占用網(wǎng)絡(luò)帶寬事件的發(fā)生，且可在無(wú)硬件條件的作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)寬帶利用率指標(biāo)的準(zhǔn)確計(jì)算。

1 改進(jìn)WRR算法的應(yīng)用

1.1 WRR算法的提出

變電站高頻控制主機(jī)根據(jù)用戶對(duì)象所提出連接請(qǐng)求及指令內(nèi)容的不同，首先需要確定多個(gè)優(yōu)先級(jí)處理?xiàng)l件，再按照與暫態(tài)信號(hào)傳輸頻率有關(guān)的物理參量，定義多個(gè)算法函數(shù)，其中既包括高頻暫態(tài)信號(hào)參量的綜合體結(jié)構(gòu)，也包括WRR算法的實(shí)際施用范圍。但由于信號(hào)傳輸誤碼率條件的存在，這種計(jì)算操作原理的處置行為相對(duì)較為粗糙，并不適用于較為完善的變電站應(yīng)用環(huán)境。如圖1所示。

圖1 WRR算法執(zhí)行原理

1.2 WRR算法性能評(píng)價(jià)

假設(shè)WRR算法的服務(wù)時(shí)間為t，在整個(gè)變電站高頻暫態(tài)信號(hào)處理空間內(nèi)，服務(wù)時(shí)間的平均值為，每個(gè)信號(hào)參量需要消耗w個(gè)時(shí)間片。從而有：

若某個(gè)暫態(tài)信號(hào)剛好需要w個(gè)時(shí)間片的服務(wù)時(shí)間，則該信號(hào)就會(huì)進(jìn)入WRR算法的等待隊(duì)列中。

1.3 WRR算法實(shí)現(xiàn)原理

若不考慮其它條件因素對(duì)變電站高頻暫態(tài)信號(hào)傳輸行為造成的干擾，則可認(rèn)為WRR算法強(qiáng)度能夠直接影響變電站控制主機(jī)最終所捕獲到的信號(hào)數(shù)據(jù)總量，一般情況下，WRR算法應(yīng)用強(qiáng)度越高，變電站控制主機(jī)所捕獲到的信號(hào)數(shù)據(jù)總量也就越大，反之則越小。規(guī)定在一個(gè)電量執(zhí)行周期T內(nèi)，高頻暫態(tài)信號(hào)的最大傳輸量只能達(dá)到R，且隨變電站高壓輸入端電子流量值的改變，上述物理量的數(shù)值水平基本不會(huì)出現(xiàn)較大的變化，聯(lián)立公式(1)，可將WRR算法在變電站環(huán)境下的實(shí)際應(yīng)用權(quán)限定義為：

其中，α1、α2分別代表兩個(gè)不同的高頻暫態(tài)電信號(hào)傳輸特征值。

1.4 WRR算法優(yōu)化

WRR算法優(yōu)化可在已知算法實(shí)現(xiàn)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)個(gè)別變電站高頻節(jié)點(diǎn)處的暫態(tài)電量信號(hào)進(jìn)行集中處理，并可通過(guò)分級(jí)標(biāo)注的方式，多所有電量信號(hào)進(jìn)行命名，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站控制主機(jī)信號(hào)捕獲時(shí)間的合理節(jié)約。一般情況下，隨變電站工作時(shí)間的延長(zhǎng)，個(gè)別高頻節(jié)點(diǎn)處的電量信號(hào)會(huì)出現(xiàn)明顯累積的變化狀態(tài)，且由于WRR算法的存在，相鄰電量信號(hào)之間的干擾作用強(qiáng)度也會(huì)不斷增大，直至核心控制主機(jī)能夠?qū)⑺写齻鬏旊娦盘?hào)完全收入調(diào)制范圍之內(nèi)。WRR算法優(yōu)化的實(shí)際處理流程相對(duì)較為復(fù)雜，需要多個(gè)電量應(yīng)用指標(biāo)的共同配合，但在整個(gè)優(yōu)化處理過(guò)程中，變電站核心控制主機(jī)的應(yīng)用干擾能力始終保持不變。

2 變電站高頻暫態(tài)信號(hào)捕獲方法

2.1 前端射頻結(jié)構(gòu)

前端射頻結(jié)構(gòu)位于變電站輸電控制網(wǎng)絡(luò)的前饋應(yīng)用單元中，可準(zhǔn)確記錄高頻暫態(tài)信號(hào)在既定時(shí)間內(nèi)的傳輸與消耗行為，并可根據(jù)不同連接元件實(shí)際負(fù)載電壓與電流值的不同，為其分配定量的電子信號(hào)流量，使整個(gè)變電站供電網(wǎng)絡(luò)能夠長(zhǎng)時(shí)間保存較強(qiáng)的電量調(diào)度能力。從實(shí)用性角度來(lái)看，該元件的執(zhí)行控制能力較強(qiáng)，能夠較好掌握變電站供電網(wǎng)絡(luò)中的電子變換需求，并可在無(wú)外界干擾的情況下，對(duì)剩余傳輸電子量進(jìn)行妥善處理。根據(jù)設(shè)備體自身連接應(yīng)用狀態(tài)的不同，可將前端射頻結(jié)構(gòu)分為直流型、交流型、交直流變化型等多種連接形態(tài)。

表1 EDR指標(biāo)對(duì)比表

2.2 基帶信號(hào)處理

基帶信號(hào)是指變電站輸電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，最底層的暫態(tài)型高頻電子傳輸信號(hào)，具備高效性與不可逆性。所謂高效性是指在變電站輸電網(wǎng)絡(luò)體系中，基帶信號(hào)的實(shí)際傳輸頻率最高，能夠在忽略誤差捕獲行為的情況下，對(duì)所有電量文件進(jìn)行聚合處理，再借助既定信道結(jié)構(gòu)體，將這些信號(hào)參量直接傳輸至下屬應(yīng)用位置處。

2.3 暫態(tài)信號(hào)捕獲定位解算

暫態(tài)信號(hào)捕獲定位解算是實(shí)現(xiàn)WRR算法的必要應(yīng)用環(huán)節(jié)，可在基帶信號(hào)參量的支持下，計(jì)算相鄰節(jié)點(diǎn)位置間的電壓傳輸差與電流傳輸差，并可根據(jù)本次傳輸任務(wù)所設(shè)定的電子量干擾強(qiáng)度，對(duì)整個(gè)變電站輸電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理規(guī)劃，從而使得最終信號(hào)捕獲處理結(jié)果具有較強(qiáng)的應(yīng)用可行性。一般來(lái)說(shuō)，變電站輸電網(wǎng)絡(luò)所蘊(yùn)含的高頻暫態(tài)信號(hào)量越大，整個(gè)電網(wǎng)環(huán)節(jié)的傳輸穩(wěn)定性也就越高，反之則越低?；诖丝赏ㄟ^(guò)穩(wěn)定電量傳輸環(huán)境的方式，使高頻暫態(tài)信號(hào)的連接強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最高，并可在變電站控制主機(jī)不被外界輸電行為干擾的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)參量的捕獲處理。

2.4 捕獲概率

捕獲概率計(jì)算是改進(jìn)WRR算法變電站高頻暫態(tài)信號(hào)捕獲仿真方法搭建的末尾處理環(huán)節(jié)，可在綜合變電站網(wǎng)絡(luò)中所有待傳輸電子信息參量的同時(shí)，確定既定時(shí)間內(nèi)的電信號(hào)干擾強(qiáng)度，并以此為條件，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)傳輸環(huán)境進(jìn)行規(guī)劃。

3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析

為驗(yàn)證改進(jìn)WRR算法變電站高頻暫態(tài)信號(hào)捕獲仿真方法的實(shí)際應(yīng)用性，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。已知EDR指標(biāo)能夠描述變電站核心控制主機(jī)所具有的高頻暫態(tài)信號(hào)捕獲處理能力，且一般情況下，EDR指標(biāo)數(shù)值越大，變電站核心控制主機(jī)所具有的高頻暫態(tài)信號(hào)捕獲處理能力也就越強(qiáng)，反之則越弱。下表記錄了實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組EDR指標(biāo)的實(shí)時(shí)數(shù)值情況。

分析表1可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)組EDR指標(biāo)保持先上升、再穩(wěn)定的數(shù)值變化趨勢(shì)，全局最大值達(dá)到了85.03%，且能夠維持10min的絕對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)照組EDR指標(biāo)在小幅下降趨勢(shì)后，開始逐漸呈現(xiàn)階梯狀上升的變化狀態(tài)，且整體上升幅度明顯大于實(shí)驗(yàn)前期的下降幅度，但全局最大值僅能達(dá)到43.58%，與實(shí)驗(yàn)組極大值相比，下降了41.45%。綜上可知，隨著改進(jìn)WRR算法變電站高頻暫態(tài)信號(hào)捕獲仿真方法的應(yīng)用，EDR指標(biāo)數(shù)值確實(shí)得到了一定程度的促進(jìn)，能夠較好維護(hù)變電站核心控制主機(jī)所具有的高頻暫態(tài)信號(hào)捕獲與處理能力。

結(jié)束語(yǔ)：從實(shí)用性角度來(lái)看，改進(jìn)WRR算法變電站高頻暫態(tài)信號(hào)捕獲仿真方法能夠?qū)ψ冸娬竞诵目刂浦鳈C(jī)所具有的高頻暫態(tài)信號(hào)捕獲與處理能力進(jìn)行較好保護(hù)，且隨著輸出電子量水平的增大，該方法也不會(huì)出現(xiàn)較為明顯的數(shù)值計(jì)算誤差，較為符合電網(wǎng)傳輸環(huán)境的實(shí)際應(yīng)用需求，與傳統(tǒng)信號(hào)捕獲方法相比，具備較強(qiáng)的實(shí)用可行性。