面向智能电网的高级计量算法研究及系统设计.pdf

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1、ALGOIUTHMANDAPPLICATIoNOFTHEADVANCEDM匝ASUREN匝NTINFRASTRUCTUREToWARDSTHESMARTGRIDThesisSubmittedtoZhejiangNormalUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringByⅥrLJChuanman(PhysicalElectronics)ThesisSupervisor：ProfessorL

2、VGanyunJune，2012㈣IIIIIIIII／lllllllllllfIll[IHIIIIIIltllIIIIIIlllllllllUlliUIlY2193740面向智能电网的高级计量算法研究及系统设计摘要近年来，随着国家智能电网战略的实施，其相应配套的智能终端高级计量系统向高精度、多功能、智能化的方向发展。本文结合智能电网相关技术要求，首先介绍了电能计量理论基础，并对谐波影响下的电能计量进行分析；接着针对智能电网高级计量系统的电能质量分析要求，提出了一种适用于多分量非平稳电力信号的瞬时谐波

3、参数估计算法；并结合智能电网的电力市场要求，提出了一种基于差分优化神经网络的短期电价预测方法，准确预测未来电价：最后，以电能计量芯片ADE7755、微控器AT89C51RC2为核心，利用RS485、USB通讯技术等，设计实现了一款符合智能电网终端产品需求的新型高级计量系统。电能质量分析作为智能电网中的重要部分，瞬时谐波参数估计对智能电网高级计量算法研究具有重要意义，并己成为近年来的研究热点。本文提出了一种适用于多分量非平稳信号的瞬时谐波参数估计算法。假定被分析信号的所有谐波分量分布在有限的频带内，则

4、通过该信号卷积相应理想带通滤波器的冲激响应，得到该带通滤波器的输出信号，然后对各带通滤波器输出信号在零频率处展开，进而得到对应谐波分量的瞬时参数，从而实现多分量非平稳信号的瞬时谐波参数估计。最后分别对谐波分量的振幅变化、频率变化、振幅频率同时变化三个算例进行了仿真。结果表明，瞬时振幅估计误差约2％，瞬时频率误差约0．5％，精度较高，并具有很好的瞬时性，能很好的完成多分量韭平稳信号的瞬时谐波参数估计。智能电网最终目标是提高供电效率、减少能量损耗和提高电网运行的经济性。准确的短期电价预测可为电网中市场参

5、与者制定合理的竞价策略提供指导，从而提高用电效率，因此智能电网高级计量系统必须具备准确短期电价预测功能。本文在对已有方法的总结分析基础上，结合差分演化算法与BP遗传神经网络各自优势，提出了一种新的短期电价预测方法。首先利用差分演化算法对BP神经网络进行权值优化，然后通过试凑法确定最优的电价预测因素组合，最后利用BP神经网络实现短期电价预测，改善了预测的精度和鲁棒性。利用本文所述方法对美国电力市场07年卜4月的历史电价T数据进行仿真，结果表明，预测电价相对误差保持在4％以内，能较好地完成短期电价预测。

6、最后，结合上述的高级计量算法研究成果和现代电子技术，设计实现了一款符合智能电网终端产品需求的新型高级计量系统。该高级计量系统采用专用电能计量芯片+MCU的系统结构，应用了专用的电能计量芯片ADE7755以保证电能计量的精确度，同时通过高级MCU及外围电路，实现了高级计量系统的多种功能。系统主要包括电源电路、电能脉冲采集电路、高级单片机系统，并包含有系统升级电路、双向通讯电路、LCD显示电路、键盘控制电路、继电器控制电路。系统电路简单、成本低，并具备了供电部门与用户的双向信息交互和家用电器智能化节电控

7、制等高级计量系统功能，能较好地满足智能电网新型高级计量终端的多种应用。关键词：智能电网；高级计量系统；瞬时谐波参数估计；差分演化神经网络；短期电价预测IlALGoRI邢HMANDAPPLICATIoNoFOFTHEADVANCEDⅣ匝ASUREN旺’NTD晒RASTRUCTURETOWARDSTHESMARTGRIDABSTRACTInrecentyears，withtheimplementationofthenationalsmartgridstrategy，theMvancedmeasureme

8、ntinffastructureoftheintelligentterminaldevelopsinthedirectionofhigh—precision，multi—functional，intelligent．Onthebasicoftherelevanttechnicalrequirementsofthesmartgrid，firstly,thispaperintroducesthetheoreticalbasisofenergymeteringandanal