广域测量系统若干技术及电压稳定应用研究

论文摘要

以SCADA/EMS为代表的调度监测系统是在潮流水平上的电力系统稳态行为监测系统,缺点是不能监测和辨识电力系统的动态行为。部分带有同步定时的故障录波装置缺少全局算法和必要的通信联系,无法实现实时观测和监督电力系统的动态行为。随着“西电东送、全国联网”工程的建设,我国电网互联规模越来越大,电网调度部门迫切需要一种实时反映大电网动态行为的监测手段。卫星定位系统（GPS-Global Positioning System）为电力系统监测设备提供高精度同步时钟,使得电网状态量可以反映在高精度时间断面上,使电网各节点的相角测量成为可能。GPS授时彻底解决全网动态监测的时钟问题。并且目前光纤通信已经越来越普遍,光纤为电力系统动态监测提供可靠的高速数字通信通道。借助通信技术、计算机技术、网络技术,广域测量系统（WAMS）为广域控制技术的发展提供了技术基础和平台,广域控制技术建立在广域测量系统（WAMS）的基础上,可以实现对大范围电网的协调与控制,防止发生电网失稳或崩溃。本论文围绕广域测量的相关技术以及电压稳定应用研究做了一部分工作。工作内容如下:1)本文研究了一种分布式相量测量系统。内容涉及系统的设计思想和系统的各个组成部分、通信网络和远程管理。2)本文研究了分布式相量测量系统中的通信网关。针对监控系统具有多种通信介质,互连不方便的情况,提出开发数字通信网关。首先从硬件和软件两方面详细讨论了数字通信网关的设计方案。硬件设计采用了高性能的CPU、高速以太网控制芯片,以太网光接口和电接口,高速光串行接口;软件设计主要包括以太网接口的应用程序的设计思路。并从网络组成模式、软件设计、通信协议的角度详细讨论了数据传输的实时性。3)鉴于在以往设备调试过程中操作烦琐,时间长等困难,开发了数据采集单元的测试软件。有利于现场人员的工作,可以检测隐藏的各种硬件故障,并且可以在线测试,提高系统可靠性。4)本文研究了分布式相量测量系统中连续录波软件。提出和连续录波相关的两个问题:数据量大,数据存储困难;软件技术。文章从实际应用角度进行了讨论,选择Windows2000操作系统,采用新型的硬盘存储技术,利用基于提升方法的小波双正交整数变换滤波器组和哈夫曼编码方法相结合的数据压缩算法,提高了数据压缩倍数;在软件设计方面,采用组件化的设计思想,可以简化程序的开发、方便维护。通过2004年东北电网人工扰动短路试验验证了本录波软件的实时性﹑快速性和有效性。5)本文研究了一种基于提升格式的实时数据压缩和重构算法,并开发了相应的源代码。针对连续录波数据量大,难以存储提出解决办法。算法采用基于提升格式的线性整数变换的小波双正交滤波器组和哈夫曼编码方法对电力系统的实时数据进行压缩和解

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 广域测量技术研究背景
• 1.3 广域测量技术研究的现状
• 1.3.1 相量测量基本原理
• 1.3.2 广域测量的通信技术
• 1.3.3 录波技术现状
• 1.3.4 广域测量在电力系统中的作用
• 1.4 广域稳定分析与电压稳定应用研究的现状
• 1.4.1 电压稳定研究简介
• 1.4.2 电压稳定分析方法
• 1.4.3 电压失稳或者电压崩溃的特征判据
• 1.4.4 基于WAMS 系统电压稳定研究
• 1.5 本课题的工作
• 第二章 分布式相量测量系统的研究
• 2.1 分布式相量测量系统
• 2.1.1 分布式相量测量系统设计思想
• 2.1.2 分布式相量测量系统的系统组成
• 2.1.3 分布式相量监测系统的通讯网研究
• 2.1.4 分布式相量监测系统的通信流量
• 2.1.5 分布式相量监测系统的远程调试和管理
• 2.2 分布式动态相量监测系统的通信网关的研究
• 2.2.1 通信网关在系统中的地位
• 2.2.2 设计方案
• 2.3 分布式相量监测系统采集单元测试软件的研究
• 2.3.1 数据采集单元和测试软件
• 2.3.2 测试软件设计的几个问题
• 2.3.3 Windows2000 操作系统实时性能的研究
• 2.3.4 UDP 通信协议和socket 接口
• 2.3.5 数据显示
• 2.4 小结
• 第三章 连续录波软件开发及数据压缩算法
• 3.1 引言
• 3.2 连续录波软件研究
• 3.2.1 相量测量系统中的数据存储单元
• 3.2.2 存储方面的技术
• 3.2.3 IEEE ComTrade 的应用
• 3.2.4 软件设计
• 3.2.5 通讯规约
• 3.2.6 数据采集单元的测试
• 3.3 数据压缩算法的研究
• 3.3.1 基于提升格式的线性整数变换的小波双正交滤波器组
• 3.3.2 哈夫曼编码
• 3.3.3 数据压缩实验
• 3.4 小结
• 第四章 基于广域测量的系统等值研究和电压稳定应用研究
• 4.1 电压稳定分析及基于广域测量的应用研究综述
• 4.1.1 电力系统电压稳定分析的理论
• 4.1.2 静态电压稳定分析方法
• 4.1.3 动态电压稳定分析方法
• 4.1.4 基于广域测量的电压稳定研究方法
• 4.1.5 结语
• 4.2 基于平方根滤波的网络等值算法研究
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 基于实时相量测量的电力系统等值研究
• 4.2.3 仿真平台及参数估计算法的验证
• 4.2.4 仿真数据
• 4.2.5 算法的实时性
• 4.3 基于当地量的电压稳定指标
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 理论分析
• 4.3.3 算法实现
• 4.3.4 仿真
• 4.3.5 在线实现
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间的研究成果及发表的学术论文
• 攻读博士学位期间参加的科研工作