先進(jìn)電力錄波系統(tǒng)信息處理與數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)研究.pdf

1、電力錄波系統(tǒng)是為電力系統(tǒng)各種狀態(tài)分析提供信息的主要設(shè)備之一，根據(jù)電力錄波系統(tǒng)記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)，分析正常及故障狀態(tài)下的電力系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，對(duì)預(yù)防、處理故障都有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著電力系統(tǒng)互聯(lián)和電力市場(chǎng)的發(fā)展，近年來(lái)電力系統(tǒng)出現(xiàn)了多次大面積、長(zhǎng)過(guò)程、發(fā)展性的事故，對(duì)電力錄波廣域同步、數(shù)據(jù)吞吐能力、自動(dòng)化程度等都提出了新的需求。本文分析以上要求，針對(duì)新一代電力錄波系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展研究。
　　研究電力錄波系統(tǒng)的三層信息處理模型，基于此模

2、型實(shí)現(xiàn)了基于GPS精確授時(shí)的同步數(shù)據(jù)采集、基于雙級(jí)環(huán)型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的DMA傳輸控制和基于高效數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與通信。實(shí)現(xiàn)了基于雙級(jí)環(huán)型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的DMA傳輸控制機(jī)制和總線間FIFO機(jī)制，有利于提高系統(tǒng)效率與平均無(wú)故障時(shí)間；采用采樣保持與多路復(fù)用電路，實(shí)現(xiàn)同步采樣，最終實(shí)現(xiàn)高速、高效率動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
　　在電源管理系統(tǒng)方面，研究電力錄波系統(tǒng)數(shù)字化電源管理方法。數(shù)字化DC-DC變換器控制律的計(jì)算采用浮點(diǎn)乘累加器，提出了基于查表法的

3、定點(diǎn)-浮點(diǎn)、浮點(diǎn)-定點(diǎn)快速轉(zhuǎn)換機(jī)制和一種針對(duì)數(shù)字控制的乘累加過(guò)程優(yōu)化機(jī)制，提高了計(jì)算速度；提出了一種控制器時(shí)序和狀態(tài)機(jī)優(yōu)化機(jī)制，避免了數(shù)字控制計(jì)算、模數(shù)轉(zhuǎn)換等過(guò)程產(chǎn)生的延遲；采用雙模式DPWM解決DPWM分辨率和占空比調(diào)整頻率之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)了高動(dòng)態(tài)響應(yīng)、無(wú)極限環(huán)的穩(wěn)定輸出；針對(duì)開(kāi)關(guān)電源對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換的噪聲干擾，基于數(shù)字化DC-DC變換器精確的時(shí)序控制提出用采樣時(shí)刻與PWM同步的方法進(jìn)行噪聲抑制，有利于數(shù)據(jù)壓縮品質(zhì)的提高。
　　在電力

4、系統(tǒng)精確授時(shí)方面，提出用時(shí)間序列分析法基于GPS時(shí)鐘和晶振時(shí)鐘精度互補(bǔ)模型實(shí)現(xiàn)精確授時(shí)。通過(guò)IRIG-B同步解碼獲得原始時(shí)間序列，進(jìn)而根據(jù)模型周期穩(wěn)定性確定時(shí)間序列分析的最優(yōu)時(shí)間尺度；由于外界干擾、天氣等因素，GPS產(chǎn)生秒時(shí)標(biāo)具有不可靠性，存在秒脈沖丟失現(xiàn)象而產(chǎn)生缺損值，偶爾會(huì)出現(xiàn)偏離真實(shí)值過(guò)大的現(xiàn)象而產(chǎn)生離群點(diǎn)，本文以原始時(shí)間序列的一階差分序列為參考，基于53H法提出了一種實(shí)時(shí)判斷缺損值和離群點(diǎn)的方法，消除缺損值和離群點(diǎn)對(duì)精確授時(shí)的不

5、利影響。
　　精確授時(shí)采取兩種方法，第一種方法是確定性分析方法，采用基于Cramer分解定理把原始時(shí)間序列分解為由多項(xiàng)式?jīng)Q定的確定性趨勢(shì)成分和平穩(wěn)的零均值誤差成分，利用趨勢(shì)成分進(jìn)行外推實(shí)現(xiàn)精確授時(shí)；第二種方法采用隨機(jī)性分析方法，分析原始序列的平穩(wěn)性，建立ARI模型，用有限的樣本序列進(jìn)行模式識(shí)別得到高精度模型，基于此模型用自適應(yīng)卡爾曼濾波進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)精確授時(shí)，進(jìn)一步提高了授時(shí)和同步精度。
　　在以上研究基礎(chǔ)上，針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸瓶

6、頸，本文分析電力系統(tǒng)采樣數(shù)據(jù)特性，基于信息重組思想提出了一種電力系統(tǒng)超長(zhǎng)采樣序列二維壓縮算法。針對(duì)電網(wǎng)頻率的波動(dòng)和非整周期采樣造成的等間隔采樣序列循環(huán)間和循環(huán)內(nèi)信息的耦合，采用兩種方法對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，第一種方法是插值預(yù)處理法，采用樣條插值方法對(duì)等間隔采樣序列進(jìn)行重采樣轉(zhuǎn)換為等相位采樣序列，對(duì)重采樣之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息重組和壓縮；第二種方法是同步采樣法，用同步采樣法直接產(chǎn)生等相位采樣序列，對(duì)等相位采樣序列進(jìn)行信息重組和壓縮。
　　本文