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)運行、資產(chǎn)管理和負荷響應(yīng)等方面所體現(xiàn)出的顯著優(yōu)勢而成為電力領(lǐng)域的研究熱點之一。實現(xiàn)配用電環(huán)節(jié)實時在線準確監(jiān)測和保證雙向通信質(zhì)量是高級量測體系的核心目標,而對其實質(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)在準確性、實時性和可實現(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現(xiàn);合理的通信調(diào)度策略是保證AMI中信息及時、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個特征量為暫降持續(xù)時間、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刻時因過于依賴暫降深度檢測

3、而存在的實時性差的問題,同時為提高電壓暫降幅值與相位的檢測實時性和準確性,提出了基于圖像邊緣檢測與改進單相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)生的起止時刻,進而確定暫降持續(xù)時間;該方法基于暫降波形的幾何特性進行檢測,檢測速度快且不依賴于暫降深度。然后,對單相dq變換進行改進,利用延時角度將單相系統(tǒng)構(gòu)造為虛擬三相系統(tǒng),進而將三相電壓變換到dq旋轉(zhuǎn)坐標系下,計算得到相應(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、準確。
　　為快速、準確地提取出電壓閃變信號中的波動成分,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,能實時跟蹤電壓閃變波形變化。對單一頻率波動源閃變信號和多頻率波動源閃變信號分別進行了仿真分析,并與Hilbert檢波法和能量算子檢波法的檢測結(jié)果進行了對比分析。為準確地獲得電壓閃變指標,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值計算出閃變值,有效降低了瞬時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行分解重構(gòu)得到各頻段諧波與間諧波含量,進而對出現(xiàn)頻域混疊的頻段利用遞歸濾波器進行遍歷濾波,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算量。
　　為改善AMI的通信效率,從系統(tǒng)和特定網(wǎng)絡(luò)兩個層面研究了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進行了仿真驗證。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時處理;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、息能夠得到實時處理。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)度靈活性差以及動態(tài)調(diào)度耗費資源大的問題,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)測的實時性、準確性和網(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平臺的實現(xiàn)方法。開發(fā)了具備多種網(wǎng)絡(luò)