智能电网中通信及控制关键技术研究

发布时间：2019-04-25 18:10

【摘要】：智能电网在传统电网的基础上大量的采用信息化技术和分布式发电技术,能够实现电网中状态检测和监控、按需配置电能资源等功能,并具有很强的自愈和恢复能力,是目前电网发展的方向,是实现节能减排和可持续发展的重要技术途径,具有重要的理论研究和实际应用价值。当前,智能电网的相关研究十分广泛和丰富,且多集中在通信传输技术和控制技术两个方面。电力线通信以电力线作为通信信道,与智能电网之间存在天然的联系和便利性,但电力线信道中的信号特性复杂多变,对通信的可靠性造成了极大的干扰。此外,智能电网中的控制系统需要执行多个功能任务,对其软件化任务调度的实时性的评估提出了新的要求。本论文以智能电网中的通信及控制关键技术为研究对象,研究内容主要包括了智能电网的基本原理与功能结构、电力线信道中信号特性分析与预测方法、基于喷泉码的多载波高可靠传输技术、智能电网控制系统的硬件结构与嵌入式多任务调度算法等五个关键点,具体内容概括为以下五个部分:第一部分研究智能电网的基本原理与功能结构。研究了智能电网的基本原理,对智能电网的功能结构进行了分析,针对智能电网中的通信和控制方面,对存在的问题进行了深入的分析和梳理。第二部分研究电力线信道中信号特性分析与预测方法。设计了信号特性分析算法框架,采用逆序法、替代序列法、递归图与相空间重构方法分别分析信号的平稳性、非线性与确定性。以低压电力信号为实例对象,确定其为平稳、非线性信号,且具有确定性分量的复杂信号。并基于其特性,采用多小波支持向量机对其进行预测。第三部分研究基于数字喷泉码的多载波可靠传输技术。设计了结合LT码的多载波通信传输系统的系统结构,利用喷泉码无码率的特点,实现了OFDM信号的峰均比控制和信息的可靠传输。为了降低LT码的解码代价,针对度分布,在鲁棒孤波度分布(RSD)和二进制度分布(BED)的基础上,分别提出了滑动RSD度分布和截断BED度分布,并将二者联合,提出了一种改进的开关度分布,通过仿真试验,确定了开关点的位置,在小度值数据包和大度值数据包之间取得平衡,有效的提高的译码的成功率,并降低了译码代价。第四部分研究智能电网的控制系统结构和相关电路分析。在传统的配电技术的基础上,研究了电力资源与设备资源调度配置系统的硬件系统,通过固态功率控制技术实现了电力资源的调度与配置,并在其基础上研究了一种电气设备连接状态检测方法,实现了电气回路全状态下设备资源连接状态的检测与调度。另外,针对研究中遇到的信号时延特性的问题,根据电路理论建立了RC多阶链式电路时延特性的微分方程组,通过矩阵变换的方法,提出了RC多阶链式电路在“斜坡”信号下的时延特性模型,在计算精度方面,本模型的误差远小于Elmore模型的“斜坡”信号的50%传播时延误差,在计算效率方面,相比于波形松弛法的多次迭代,本模型只需一次计算即可达到10-8误差级别。第五部分研究智能电网控制系统的多任务实时调度算法。根据智能电网对电力配置和控制的功能要求,设计了嵌入式系统下的一种多任务实时调度算法,并建立了一套约束模型对调度算法进行实时性评估,设计了相关的模拟试验,推导出了任务调度的超时百分比与不同类型任务执行时间之间的关系式。
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【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM76;TM73

【共引文献】