高級量測體系中電能質(zhì)量監(jiān)測與通信調(diào)度的研究.pdf

1、隨著分布式能源的大量引入和需求側(cè)用電管理技術(shù)的不斷進(jìn)步,作為智能電網(wǎng)重要組成部分的高級量測體系(AMI)因其在系統(tǒng)運(yùn)行、資產(chǎn)管理和負(fù)荷響應(yīng)等方面所體現(xiàn)出的顯著優(yōu)勢而成為電力領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。實(shí)現(xiàn)配用電環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)在線準(zhǔn)確監(jiān)測和保證雙向通信質(zhì)量是高級量測體系的核心目標(biāo),而對其實(shí)質(zhì)性研究卻尚處于起步階段。高級量測體系中的配用電環(huán)節(jié)電能質(zhì)量監(jiān)測較傳統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測有更高的要求,主要體現(xiàn)在準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和可實(shí)現(xiàn)性等方面,因此要求相應(yīng)電能質(zhì)量檢測算法

2、要有更高的精度、更快的速度并易于實(shí)現(xiàn);合理的通信調(diào)度策略是保證AMI中信息及時(shí)、有效、可靠傳輸以及改善網(wǎng)絡(luò)通信性能的有效手段。因此,本文的研究面向高級量測體系中的“監(jiān)測”和“通信”兩大方面,其中“監(jiān)測”研究針對電壓暫降、閃變、諧波和間諧波等電能質(zhì)量核心指標(biāo)的檢測方法;“通信”研究針對優(yōu)化調(diào)度策略和算法。
　　電壓暫降的3個(gè)特征量為暫降持續(xù)時(shí)間、暫降深度和相位跳變。為解決現(xiàn)有電壓暫降檢測方法在判斷暫降起止時(shí)刻時(shí)因過于依賴暫降深度檢測

3、而存在的實(shí)時(shí)性差的問題,同時(shí)為提高電壓暫降幅值與相位的檢測實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性,提出了基于圖像邊緣檢測與改進(jìn)單相dq變換的電壓暫降檢測方法。首先根據(jù)數(shù)學(xué)形態(tài)運(yùn)算構(gòu)造圖像邊緣檢測算子,并用其判斷暫降發(fā)生的起止時(shí)刻,進(jìn)而確定暫降持續(xù)時(shí)間;該方法基于暫降波形的幾何特性進(jìn)行檢測,檢測速度快且不依賴于暫降深度。然后,對單相dq變換進(jìn)行改進(jìn),利用延時(shí)角度將單相系統(tǒng)構(gòu)造為虛擬三相系統(tǒng),進(jìn)而將三相電壓變換到dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,計(jì)算得到相應(yīng)的電壓暫降深度和相位跳

4、變;檢測過程和結(jié)果較傳統(tǒng)方法更為快速、準(zhǔn)確。
　　為快速、準(zhǔn)確地提取出電壓閃變信號中的波動(dòng)成分,在深入研究能量算子檢波原理的基礎(chǔ)上,提出了一種基于改進(jìn)型Teager能量算子(ITEO)的電壓閃變檢波方法;該方法簡潔、快速,能實(shí)時(shí)跟蹤電壓閃變波形變化。對單一頻率波動(dòng)源閃變信號和多頻率波動(dòng)源閃變信號分別進(jìn)行了仿真分析,并與Hilbert檢波法和能量算子檢波法的檢測結(jié)果進(jìn)行了對比分析。為準(zhǔn)確地獲得電壓閃變指標(biāo),在所提檢波方法的基礎(chǔ)上,提

5、出了一種基于ITEO與FFT的閃變值測量方法,優(yōu)化了閃變值測量過程,利用調(diào)制頻率的相對電壓波動(dòng)值計(jì)算出閃變值,有效降低了瞬時(shí)閃變視感度在低頻端的測量誤差。
　　針對常規(guī)小波包變換在諧波與間諧波檢測時(shí)出現(xiàn)的頻域混疊問題,提出了一種基于小波包遍歷濾波的諧波與間諧波檢測方法。首先通過小波包變換對原始信號進(jìn)行分解重構(gòu)得到各頻段諧波與間諧波含量,進(jìn)而對出現(xiàn)頻域混疊的頻段利用遞歸濾波器進(jìn)行遍歷濾波,分離該頻段頻率相近的諧波與間諧波。這種方法不

6、僅具有較高的檢測精度和良好的抗噪性能,而且與全頻帶濾波相比大大減少了計(jì)算量。
　　為改善AMI的通信效率,從系統(tǒng)和特定網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)層面研究了AMI信息傳輸調(diào)度策略。在系統(tǒng)層面,針對常規(guī)信息傳輸調(diào)度策略存在的缺陷,提出了基于用戶重要性及設(shè)備和信息重要性的信息傳輸優(yōu)化調(diào)度策略,并通過網(wǎng)絡(luò)仿真軟件OPNET進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。該調(diào)度策略在廣域上,保證了重要電力用戶的信息能夠得到實(shí)時(shí)處理;在局域上,保證了用戶的重要用電設(shè)備信息和一般用電設(shè)備重要信

7、息能夠得到實(shí)時(shí)處理。在特定網(wǎng)絡(luò)層面,分析了AMI網(wǎng)絡(luò)常規(guī)調(diào)度算法,在此基礎(chǔ)上提出了一種基于初始優(yōu)先級可調(diào)(IPR)的動(dòng)態(tài)調(diào)度算法,該方法解決了靜態(tài)調(diào)度靈活性差以及動(dòng)態(tài)調(diào)度耗費(fèi)資源大的問題,提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率。
　　針對高級量測體系對電能質(zhì)量監(jiān)測的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和網(wǎng)絡(luò)化需求,開發(fā)了一種基于DSP與ARM雙處理器架構(gòu)的在線電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。闡述了主要單元電路結(jié)構(gòu)和本文所提出的電能質(zhì)量監(jiān)測算法在DSP平臺的實(shí)現(xiàn)方法。開發(fā)了具備多種網(wǎng)絡(luò)