随着电力电子、网络通信技术的不断发展,智能电网已成为解决传统电网能源利用率不高、缺乏自动化能力的重要手段。高级量测体系(Advanced Metering Infrastructure,AMI)作为智能电网数据流双向传输的核心,已被广泛应用。但是AMI系统传统的集中式架构存在着信息传输与信息处理的巨大瓶颈,随着用户数量以及用户平均数据产生速率的上升,AMI系统的性能将会下降。因此如何设计一个具有高可扩展性、高可靠性的支持电力与信息双向流动的高度自动化的智能电网网络成为了当前的研究热点。本文将分布式的思想应用到了AMI系统的架构设计中,设计了一种新的基于多操作中心的(即分布式的)架构,并对其可扩展性和可靠性进行了分析。本论文的主要工作包括以下方面:(1)分析了集中式、一阶MDMS分布式、一阶完全分布式三种AMI系统架构,并在此基础上设计了二阶分布式架构,相对于一阶架构它在应用配置方面具有更大的灵活性。(2)以最小化总费用为目标,对四种架构模型分别构建了优化问题,采用接近最优的算法求解问题,并针对智能电网场景进行了参数优化,取得了比同类研究更好的性能。(3)对四种架构进行了可扩展性和可靠性的理论分析,提出一种新的可靠性分析标准。(4)进行实验仿真,验证系统的可扩展性和可靠性,将仿真结果与理论分析结果进行了对比分析,并给出了系统设计的一些建议。