智能电网广域测量信息物理融合系统研究

发布时间：2017-03-17 21:06

  本文关键词：智能电网广域测量信息物理融合系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以同步相量测量单元(PMU)为基础的广域测量系统(WAMS)可实现电网的动态监测,是智能电网的一个重要发展方向。WAMS数据采集频率高,其海量数据的吞吐极易导致网络过载,增加网络延时,特别是当电网突发紧急事件时网络传输的数据量急剧上升,严重影响电网动态监测的实时性要求。信息物理融合系统(CPS)将计算、通信和控制深度融合,本文提出将CPS技术理念应用于WAMS中,以解决其海量数据的传输问题,完成的主要研究工作如下：(1)针对WAMS海量数据问题,通过深入调研WAMS体系结构及CPS关键技术,提出了智能电网广域测量信息物理融合系统(Smart Grid Wide-area Measurement Cyber-physical System, SGWAMCPS),基于CPS相关技术理念构建了包括PMU数据融合物理层、高速网络层、中间件-服务层和智能电网高级应用层的四层体系结构,并对每一层进行了定义和功能介绍,优化了传统WAMS的体系结构。(2)提出在SGWAMCPS的PMU数据融合物理层实现由高级应用层指定的数据融合,以减少数据传输量,提出了五类可有效减少PMU数据传输量的网内数据融合算法。然后以WAMS典型高级应用一一电压稳定性监测为例,提出了一种适用于SGWAMCPS的电压稳定性指标,并设计了适用于该应用的数据融合算法。(3)在SGWAMCPS中间件-服务层提出了一种发布-订阅中间件,为中间件的实现提出了一种建立于IP网络模型之上的三层网络架构。发布-订阅中间件开放了一种应用指定的编程接口,采用声明式发布-订阅数据模型,允许SGWAMCPS高级应用订阅PMU发布的特定数据流,并附加数据融合功能说明。(4)基于IEEE300节点电力系统仿真模型,对所提出的适用于电压稳定监测高级应用的网内数据融合算法进行了仿真验证,仿真结果表明所提出的四种算法均可在不影响电压稳定指标(VSI)计算准确性的同时,实现40%-50%数据传输量的减少,有效降低了信息开销,提高了网络传输效率。本文基于CPS技术理念改进了传统WAMS的体系结构,并提出在系统底层实现由高级应用指定的数据融合以降低网络传输数据量,通过仿真验证了该方法的有效性,未来可在多传感器数据综合分析以及数据流处理技术等方向开展研究。
【关键词】：信息物理融合系统 广域测量系统 数据融合 发布-订阅中间件 电压稳定监测
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP202;TM76
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 课题研究背景及目的意义13-14
• 1.1.1 研究背景13-14
• 1.1.2 目的意义14
• 1.1.3 课题来源14
• 1.2 国内外研究现状14-20
• 1.2.1 WAMS研究现状14-17
• 1.2.2 CPS在电力系统中的应用研究现状17-18
• 1.2.3 电力系统数据融合技术研究现状18-19
• 1.2.4 发布-订阅服务应用研究现状19-20
• 1.3 主要研究内容20-21
• 1.4 论文结构21-22
• 1.5 本章小结22-23
• 第二章 SGWAMCPS体系结构研究23-35
• 2.1 WAMS特点及功能需求23-25
• 2.2 CPS技术特点25-26
• 2.3 智能电网广域测量信息物理融合系统26-34
• 2.3.1 PMU数据融合物理层28-29
• 2.3.2 高速网络层29-30
• 2.3.3 中间件-服务层30-31
• 2.3.4 智能电网高级应用层31-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 SGWAMCPS应用指定的数据融合算法研究35-50
• 3.1 数据融合技术及算法35-37
• 3.1.1 数据融合的概念35-36
• 3.1.2 SGWAMCPS数据融合算法36-37
• 3.2 智能电网电压稳定性监测37-46
• 3.2.1 电压稳定及失稳37-38
• 3.2.2 电压稳定监测内容38-39
• 3.2.3 电压稳定性指标研究39-46
• 3.3 电压稳定监测应用指定的数据融合算法46-49
• 3.3.1 数据融合算法研究46-48
• 3.3.2 数据融合前后VSI计算结果对比48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 SGWAMCPS发布-订阅服务50-60
• 4.1 发布-订阅中间件概述50-51
• 4.2 SGWAMCPS系统发布-订阅中间件51-54
• 4.2.1 发布-订阅中间件总体设计51-52
• 4.2.2 发布-订阅中间件的实现52-54
• 4.3 发布-订阅数据模型54-56
• 4.3.1 基于主题的发布-订阅54-55
• 4.3.2 基于内容的发布-订阅55-56
• 4.3.3 基于类型的发布-订阅56
• 4.4 声明式发布-订阅数据模型56-59
• 4.4.1 事件模型57
• 4.4.2 订阅模型57
• 4.4.3 数据融合操作57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 电压稳定数据融合算法仿真验证60-66
• 5.1 IEEE 300电网仿真模型60-61
• 5.2 仿真结果与分析61-65
• 5.3 本章小结65-66
• 总结展望66-68
• 参考文献68-73
• 在攻读硕士期间发表的论文73-74
• 攻读学位期间参与的科研工作74-76
• 致谢76

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