面向智能電網(wǎng)的高級計量算法研究及系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、近年來，隨著國家智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的實施，其相應(yīng)配套的智能終端高級計量系統(tǒng)向高精度、多功能、智能化的方向發(fā)展。本文結(jié)合智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)要求，首先介紹了電能計量理論基礎(chǔ)，并對諧波影響下的電能計量進(jìn)行分析;接著針對智能電網(wǎng)高級計量系統(tǒng)的電能質(zhì)量分析要求，提出了一種適用于多分量非平穩(wěn)電力信號的瞬時諧波參數(shù)估計算法;并結(jié)合智能電網(wǎng)的電力市場要求，提出了一種基于差分優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的短期電價預(yù)測方法，準(zhǔn)確預(yù)測未來電價;最后，以電能計量芯片ADE7755、微

2、控器AT89C51RC2為核心，利用RS485、USB通訊技術(shù)等，設(shè)計實現(xiàn)了一款符合智能電網(wǎng)終端產(chǎn)品需求的新型高級計量系統(tǒng)。
　　 電能質(zhì)量分析作為智能電網(wǎng)中的重要部分，瞬時諧波參數(shù)估計對智能電網(wǎng)高級計量算法研究具有重要意義，并已成為近年來的研究熱點。本文提出了一種適用于多分量非平穩(wěn)信號的瞬時諧波參數(shù)估計算法。假定被分析信號的所有諧波分量分布在有限的頻帶內(nèi)，則通過該信號卷積相應(yīng)理想帶通濾波器的沖激響應(yīng)，得到該帶通濾波器的輸出信號

3、，然后對各帶通濾波器輸出信號在零頻率處展開，進(jìn)而得到對應(yīng)諧波分量的瞬時參數(shù)，從而實現(xiàn)多分量非平穩(wěn)信號的瞬時諧波參數(shù)估計。最后分別對諧波分量的振幅變化、頻率變化、振幅頻率同時變化三個算例進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明，瞬時振幅估計誤差約2％，瞬時頻率誤差約0.5％，精度較高，并具有很好的瞬時性，能很好的完成多分量非平穩(wěn)信號的瞬時諧波參數(shù)估計。
　　 智能電網(wǎng)最終目標(biāo)是提高供電效率、減少能量損耗和提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。準(zhǔn)確的短期電價預(yù)測可為電

4、網(wǎng)中市場參與者制定合理的競價策略提供指導(dǎo)，從而提高用電效率，因此智能電網(wǎng)高級計量系統(tǒng)必須具備準(zhǔn)確短期電價預(yù)測功能。本文在對已有方法的總結(jié)分析基礎(chǔ)上，結(jié)合差分演化算法與BP遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各自優(yōu)勢，提出了一種新的短期電價預(yù)測方法。首先利用差分演化算法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行權(quán)值優(yōu)化，然后通過試湊法確定最優(yōu)的電價預(yù)測因素組合，最后利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)短期電價預(yù)測，改善了預(yù)測的精度和魯棒性。利用本文所述方法對美國電力市場07年1-4月的歷史電價數(shù)據(jù)進(jìn)行

5、仿真，結(jié)果表明，預(yù)測電價相對誤差保持在4％以內(nèi)，能較好地完成短期電價預(yù)測。
　　 最后，結(jié)合上述的高級計量算法研究成果和現(xiàn)代電子技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)了一款符合智能電網(wǎng)終端產(chǎn)品需求的新型高級計量系統(tǒng)。該高級計量系統(tǒng)采用專用電能計量芯片+MCU的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用了專用的電能計量芯片ADE7755以保證電能計量的精確度，同時通過高級MCU及外圍電路，實現(xiàn)了高級計量系統(tǒng)的多種功能。系統(tǒng)主要包括電源電路、電能脈沖采集電路、高級單片機(jī)系統(tǒng)，并包含有