智能电网中无线传感器网络应用的研究与展望

无线传感网络技术在智能电网中的引入是当前电力系统领域里中的研究热点,它的出现具有重大的研究价值和广阔的应用前景。文章针对智能电网中的无线传感器网络应用,对其面临的问题进行分析,并对其应用前景进行了研究和展望。     

智能电网电力信息通信技术应用研究

随着我国建筑工业的不断发展,信息技术得到了普遍的运用。而在智能电网中,其发电、输变电以及电能存储等各组成部分都与传感、通信、数据处理、智能控制等进行紧密关联,形成完善的自动化、智能化的新型网络,提高电网数据的高效性、可靠性以及安全性。就目前而言,我国电网智能化进程也在快速布局和建设。基于此,本文主要对智能电网电力信息通信技术应用进行了分析。     

PLC控制系统在智能电网中的应用

在新时代发展形势下,随着信息技术的成熟与普及,供电系统也在向信息化、自动化方向发展。PLC控制系统在传统顺序控制装置的基础上,将微电子、计算机、自动控制、通讯等技术相结合,组成了一个综合继电器、逻辑、时序记录、灵活的替换系数程序等多种顺序控制功能的控制系统。智能电网逐渐成为未来电网发展的主流方向,是建立在高速、集成的双向通信网络的基础上,采用先进的测量传感技术、控制方法来实现电网的智能化,实现电网的高效、可靠、经济、安全、环境友好和使用安全。随着测量和传感技术以及控制新技术的突破,电力系统智能化得到很大提高,变电所设备的智能化、自动化已成为电气设备发展的主流和趋势基于此,本文简要概述了PLC控制系统的概念及特点,分析了PLC控制系统在智能电网中应用的原则和目标,还基于智能电网中的PLC控制技术,研究了PLC控制系统在智能电网中的具体应用,旨在充分利用PRIME与G3 PLC技术提高智能电网运行的灵活性与可靠性,为电网智能化建设水平的提升提供理论方面的参考。     

交流采样测量装置在电力系统中的应用

交流采样测量装置是现阶段电网测量中的重要测量仪器,具有精准度高、稳定效果好等优点,现从交流采样测量装置的工作原理出发,对测量装置的校准情况进行了简单分析,讨论了交流采样测量装置在电力系统中的应用情况,旨在进一步提高电网电能管理效果,提高电力企业经济效益。     

压缩感知技术研究及应用

随着信息需求的提高,在超宽带信号处理领域中,奈奎斯特(Nyquist)采样所需硬件成本昂贵、采样获取效率低,且对数据存储先提取后压缩再传输,造成大量资源浪费。压缩感知(Compressive Sensing,CS)把采样和压缩放在一起进行,若信号在某个域上是稀疏的、压缩的,就可以低于奈奎斯特采样频率进行采样。对n维的离散信号取其中少数一些值处理,在接收端采用一些算法进行恢复。本文引入了压缩感知技术以降低系统对采样速率的要求,基于CS理论,介绍了CS三个关键技术:信号稀疏表示、测量矩阵设计、压缩感知重构算法,以及CS技术在具体领域中的应用。     

基于图像压缩传感的光学单点成像系统

压缩传感理论(Compressive Sensing,简称CS)以远低于奈奎斯特采样频率对稀疏信号进行全局观测,通过少量观测值即可准确重构原始信号,突破了香农采样定理的瓶颈,使得宽带信号和高分辨率信号的采集成为可能。目前压缩传感理论大都停留在理论研究和仿真阶段,鲜有涉及将该理论硬件化进行实践应用。文中介绍了最小均方差线性估计(MMSE)算法,通过与常用重构算法的仿真重构对比,突出了MMSE算法的优越性,证明了该算法在低采样率下重构质量较高,且具有较好的实践应用潜力。并进一步搭建了光学单点成像系统对压缩传感理论进行应用研究,实验表明该系统成像效果良好,具有较好的应用价值。     

基于多源数据融合的电力系统故障诊断与评估平台开发

针对当前电力系统故障数据和信息分布在不同安全分区的问题,对符合安全防护规定的跨安全分区数据分类、关联和融合技术进行了研究,提出了基于多源数据融合的电力系统主网和配网故障智能诊断技术。在主网诊断过程中,充分利用故障状态量、电气量和时序信息等数据,并结合气象等外部要素情况,分析了故障原因;在配网评估过程中,综合利用电力生产管理系统(PMS)、调度管理系统(OMS)以及能量管理系统(EMS)的海量数据,发展了基于规则推理的配网故障诊断评估技术。并根据江苏电力系统实际情况,侧重电网运行信息、设备状态信息和环境监测信息深度融合与综合应用,开展了基于多源数据融合的电网故障诊断平台研究以及故障辅助分析系统的研制。研究结果表明:该系统综合利用了多源数据的冗余信息,可更快速和准确地实现故障智能诊断。     

Power World技术在电力系统中的应用研究

随着智能电网的建设,电网可视化技术在智能调度中的应用将越来越广泛。鉴于此,介绍了电网可视化软件Power World的功能和基本应用,同时针对实例对其在智能调度中潮流动画、静态安全分析方面的应用进行了相应论述。     

压缩感知在图像去噪和重构中的研究进展

压缩感知理论基于信号的稀疏性在远低于奈奎斯特采样频率下直接采集信号,可以有效地减少信号的采样时间和降低信号的存储及传输消耗。从信号的稀疏化、观测矩阵的设计和信号的重构3个方面阐述了CS理论框架;综述了CS在图像去噪领域和图像重构领域中的研究进展,展示了CS强大的图像去噪和图像重构能力;总结了CS在图像处理中存在的问题,并展望了CS在图像处理中的应用前景。     

Power World技术在电力系统中的应用研究简

随着智能电网的建设,电网可视化技术在智能调度中的应用将越来越广泛.鉴于此,介绍了电网可视化软件Power World的功能和基本应用,同时针对实例对其在智能调度中潮流动画、静态安全分析方面的应用进行了相应论述.     

基于序贯压缩感知的自适应宽带频谱检测

信号信息处理的新技术压缩感知,提供了认知无线电中宽带频谱检测的新方案.该方案的一个主要问题是在不知道信号稀疏度的前提下如何确定所需要的随机观测次数.提出一种基于序贯压缩感知的自适应检测方案.次用户利用模拟/信息转换器输出观测序列并进行自相关运算,相邻两次自相关观测向量输入融合中心经由SSAMP协作重构算法估算重构误差,并自适应确定所需的最小观测次数.精确重构的稀疏向量利用基于置信度的DS融合算法对主用户宽带频谱占用做出决策.仿真结果证实了误差估计及自适应协作检测的有效性.同时,SSAMP算法与经典的SOMP算法在重构均方误差和检测时间两方面进行了对比.     

压缩空气动力应用的发展现状及展望

提出压缩空气不仅可以作为工作介质，而且可以储存能量作为一种动力源。阐述了常规气动伺服控制系统研究的现状，认为以PWM和PCM调制方式为主的开关伺服控制技术仍然是研究的热点。说明了气动系统节能必须重视压缩空气生产、处理、储存、分配与控制等各个环节，并需根据具体情况采取合适的节能技术和方法。综述了高压气动系统和元件的研究概况，指出高压化是气动系统发展的一个方向。提出绿色气动动力系统，并展望其良好的发展前景。     

基于加窗随机解调架构的电网超谐波信号检测方法

针对电网超谐波检测采样压力大、数据处理困难等问题,提出一种基于加窗随机解调架构的超谐波信号检测方法。 该 方法首先利用模拟信息转换技术结合加窗思想,在采样端对超谐波信号进行加窗压缩采样,得到压缩采样后的数据;随后,在重 构端采用逐级二分的思想,将残差的一阶微分作为收敛阈值,改进稀疏度自适应匹配追踪( SAMP)算法,实现对采样数据的快 速重构。 大量的仿真实验和测试结果表明,方法可以在减少 90% 数据量的情况下实现超谐波信号的频率幅值精确检测,其中频 幅值检测的相对误差≤2% ,频率检测误差≤3 Hz,为更准确测量超谐波提供了新思路。     

高光谱图像的分布式压缩感知成像与重构

根据高光谱数据的特点,提出了一种基于像元的分布式压缩采样模型来实现高光谱图像的有效压缩采样与重构。搭建了能实现该模型的压缩采样光谱成像系统,并研究了用于该系统成像的重构算法。在图像采集阶段,将高光谱数据分为参考像元和压缩感知像元;地面像元的辐射能通过棱镜进行谱带分离,再利用数字微镜器件实现谱带的线性编码。对压缩感知像元进行低采样率的线性编码,对参考像元进行采样率为1的线性编码。压缩采样数据重构时,不再采用传统方法直接重构高光谱数据,而是利用线性混合模型将重构高光谱数据转换成端元提取和丰度估计,然后根据重构的端元和丰度恢复原数据。对比实验表明,在压缩采样数据为总数据的20%时,重构的平均信噪比提高了10dB。所设计的成像系统应用压缩感知理论减少了采集的数据量,采样方式简单,可应用于星载或机载的高光谱压缩感知成像。     

机械振动信号分块自适应压缩感知算法

为提高振动信号分块压缩感知过程中的信号重构效果,提出了机械振动信号的自适应分块压缩感知算法。首先将信号分割,构造信号矩阵,并利用K-SVD构造与信号矩阵相适应的冗余字典;然后根据不同信号块在冗余字典下匹配追踪系数的衰减速度,定义不同信号块的复杂度权值;最后以复杂度权值为依据,制定自适应的压缩感知采样策略,在保证振动信号的整体采样率不变的同时,自适应分配不同信号块的观测数目。将该算法应用于机械振动信号压缩感知,与传统压缩感知算法以及其他自适应压缩感知算法相比,信号重构的精度得到提高。     

Harmonic and interharmonic measurements through a compressed sampling approach

The paper deals with the distributed monitoring of harmonic and interharmonic pollution in electrical power delivery systems. In order to measure the disturbances and to identify the sources in a wide grid, a distributed measurement system with hundreds of measurement nodes has to be adopted. With the aim of obtaining the reduction of realization costs, the authors propose an innovative distributed architecture, based on cost-effective nodes, that takes advantage from the compressive sampling strategy. Differently from traditional approach, the network nodes will be only mandated to acquire and to digitize the line voltage directly in a compressed form, whereas a central measurement unit will receive data from all nodes deployed in the grid and will perform the successive signal reconstruction, making possible the use of low-performance hardware to realize them. The assessment of the compliance of the proposed measurement technique with the current power quality standards turns out to be mandatory, thus verifying the absence of artifacts introduced by the adopted compressed sampling approach.     

适用于输电线路监测的自供电无线在线监测系统

高空输电线路的实时在线监测对于电网安全可靠运行非常重要,然而输电线路在线监测系统的传统电源供给方式如感应取电、太阳能等方式,难以满足实际应用场景的需求。提出一种基于电磁-压电-摩擦纳米发电机的混合式自供电能量收集方法,将输电线路振动能转换为电能为在线监测系统供电,同时采集输电线路温度、弧垂、微风振动信息,无线发送至终端服务器,实现对电网线路的实时监控预警。系统包括复合能量收集器、电源管理模块、传感监测模块、无线通信模块、数据分析与处理模块等,实现低功耗自供电感知、无线数据收发、电磁屏蔽、数据分析与展示及实时监控预警等多项功能。系统收集环境振动能实现自供电传感,结合无线传输互联网技术形成的无线输电线监测网络实时性强、监测效率高,对提高国家电力系统的稳定性和可靠性具有非常重要的意义。     

压缩空气动力汽车的可行性研究

分析了多种代用燃料汽车的电动汽车的研究进展及存在的问题，介绍了压缩空气动力汽车的工作原理，结构特点及其“零污染”特性，分析了压缩空气动力的能量转换过程，并与常用电动车车载电流特性进行了比较。介绍了压缩空气动力汽车的动力分配方式和整车特性以及压缩空气的存储特性，认为压缩空气动力汽车在原理上是可行的，技术上可实现，是一种无污染、结构简单、制造和使用方便，并有广阔应用前景的新型动力汽车。     

应用于定位的光纤振动传感技术的发展现状

利用光纤作为传感器提取沿途振动信号,通过对检测信号的处理和分析,可有效地检测和定位发生的故障或入侵行为等。分布式光纤振动传感器利用光波在光纤中传输时相位、偏振等对振动的敏感特性,连续实时地监测光纤附近的振动,并能够定位预防事故,有较好的应用前景。根据传感原理,分布式光纤振动传感技术可分为基于干涉原理和基于后向散射探测技术两类。该文主要从以上两个方面综述分布式振动传感器的主要技术和发展动态。