基于多源信息融合技术的电网特征信号检测研究

摘要

在一个高阶非线性、高复杂性的广域电力系统中，其首要的目标是保障电力系统安全稳定地运行。但是不断扩大的系统规模、日益繁多的电力设备给系统的安全稳定控制提出了新的问题。同时由于电力系统运行方式的不确定性，采集信息的多样性、随机性、复杂性和关联的层次性也限制了对电网状态的检测和控制。因此本文提出了采用多源信息融合技术对电网特征信号进行采集和分析处理，将信息融合技术与电网检测技术相结合，其主要内容包括：(1)对电网特征信号的检测方式和类别进行了研究和分类。对电压幅值、供电电压偏差、频率、谐波、三相不平衡度、闪变、电压快速变动等指标进行具体分析，确定检测的方式。(2)在对电网特征信号分类和研究的基础上通过对信息融合的分析，掌握融合方法的基本功能。同时在理论的指导上，提出基于卡尔曼滤波和专家系统的检测模型，通过分析推导，将其应用于具体检测过程中。(3)对检测设备的硬件系统进行整体设计。针对主电路及其模块电路进行具体分析和研究，讨论调理电路、通信、液晶显示、保护、内存、PWM等模块的原理图或电路图，并进行元件选择和参数计算。(4)采用TMS320F2812和LPC2378为核心的控制程序实现方法。确定软件设计流程，并对双核之间的硬通信连接、协调控制等进行管理设计。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 电网检测

1.3 信息融合技术的概念

1.3.1 信息融合的定义

1.3.2 信息融合的功能模型及结构

1.3.3 信息融合的种类和层次

1.4 信息融合技术的方法

1.4.1 针对信息源处理的信息融合方法

1.4.2 基于概论和统计模型的信息融合方

1.4.3 基于规则推理的方法

1.5 本文的任务

第二章 电网特征信号的检测

2.1 引言

2.1.1 电能质量的定义

2.1.2 电能质量标准

2.2 电网特征信号的检测方式

2.2.1 电压幅值

2.2.2 供电电压偏差

2.2.3 系统工频频率

2.2.4 谐波、间谐波、次谐波和高频谐波

2.2.5 三相不平衡度

2.2.6 闪变

2.2.7 电压快速变动

2.2.8 电压瞬态变化

2.3 次同步扭振检测

2.3.1 传统测量方法

2.3.2 基于电压信号的扭振测量

2.4 本章小结

第三章 电网特征信号的信息融合检测

3.1 引言

3.2 基于卡尔曼滤波的检测

3.2.1 卡尔曼滤波的起源

3.2.2 卡尔曼滤波原理

3.2.3 电网特征信号的状态空间模型

3.3 基于专家系统的模糊检测

3.3.1 模糊专家系统原理

3.3.2 模糊专家系统在检测中的应用

3.4 本章小结

第四章 电网特征信号检测系统硬件设计

4.1 系统硬件整体设计

4.2 采样电路设计

4.3 主控制电路板硬件设计

4.3.1 调理电路和数模转换

4.3.2 通信硬件设计

4.3.3 液晶显示硬件设计

4.3.4 保护模块设计

4.3.5 Flash 硬件设计

4.4 电磁兼容设计

4.4.1 PCB 制板综合布局及其注意事项

4.4.2 电源干扰的抑制

4.4.3 电源EMI 滤波器的设计

4.4.4 高频数字电路

4.4.5 接地方式

4.5 本章小结

第五章 电网特征信号检测系统软件设计

5.1 软件总体设计

5.2 ARM 程序流程

5.3 DSP 程序流程

5.4 DSP 与ARM 通信流程

5.5 液晶显示软件流程

5.6 键盘软件流程

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 对未来工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表或录用的学位论文