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《安徽理工大学》 2017年
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基于灰色理论的配电监控与预警系统的研究

陈婕  
【摘要】:电力作为和民生息息相关的基础性资源,对于社会发展及人民的日常生活有极为重要的意义。电力系统的结构简单,安全性高,开放性提升,易于维护,费用降低,实时监控,更是在总线技术日渐成熟下自动化领域争相研究的热点。当今的配电房由于智能化水平有限和人员成本的限制,大多还是采用无人值守和事故抢修的方式,当发生了停电等事故时,用户联系供电部门或者运维单位来抢修,没有做到电力实时监控,超前预测,提前预警。由此可以看出,国家电网改造工程需要一个可靠性高,智能化,安全化的解决方案。本文在对国内外配电监控系统现状分析的情况下,提出了一种基于Profibus-DP总线技术下的配电监控的方案,可以实现对10kV配电房输入电流输出电压以及功率因数的实时变化预测和整个设备的控制。本监控系统分为三个层次,分别为设备层、通信层以及决策层。设备层位于下位机部分,实现相关数据的采集和具体设备的控制功能,其核心为STM32;决策层位于上位机部分,实现对相关量的发展趋势的预测功能,并根据预测结果作出判断、发布命令;通信层在两者之间,起到通信连接的作用。其次,本文基于目前的配电监控系统只有报警功能,创造性的利用灰色预测,在电力事故发生前做出预测,避免不必要的损失。利用灰色关联分析对历史状态信息进行关联分析,创建状态量关联序列,运用GM(1,1)建模方法对此关联序列进行建模,得到状态量关联预测序列以及关联预测值,通过创建目标函数并求解,最终得到状态预测值,当达到预警标准时,及时发出警报。较好地实现了10Kv配电房相关量的动态预警,同时也减少了因设备冗余而造成的损失。
【关键词】:Profibus-DP STM32 状态预警 灰色系统理论 GM(1 1)建模
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM76;N941.5
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-14
  • 1 绪论14-18
  • 1.1 10kV配电房设备介绍14
  • 1.2 国内外自动化配电预警发展现状14-15
  • 1.2.1 国外自动化配电预警发展现状14-15
  • 1.2.2 国内自动化配电预警发展现状15
  • 1.3 本文主要研究内容15-16
  • 1.4 章节安排16-18
  • 2 10kV配电房监控预警系统设备层设计18-36
  • 2.1 10kV配电房监控预警系统整体设计18-19
  • 2.2 10kV配电房监控预警系统设备层总体介绍19-20
  • 2.3 元器件简介20-22
  • 2.3.1 STM32控制器20-21
  • 2.3.2 霍尔传感器21
  • 2.3.3 Profibus通信接口21-22
  • 2.4 监测节点设计22-30
  • 2.4.1 电流监测节点22-27
  • 2.4.2 电压监测节点27-28
  • 2.4.3 功率因数监测节点28-30
  • 2.5 控制节点设计30-36
  • 2.5.1 控制节点电路设计31-33
  • 2.5.2 控制节点工作流程33-36
  • 3 10kV配电房监控预警系统通信层设计36-44
  • 3.1 通信方案简介36-40
  • 3.1.1 有线通信方案36-39
  • 3.1.2 无线通信方案39-40
  • 3.2 10kV配电房监控预警系统通信层设计40-44
  • 3.2.1 汇聚中心设计40-41
  • 3.2.2 Profibus总线通信设计41-42
  • 3.2.3 GPRS通信设计42-44
  • 4 灰色系统理论44-54
  • 4.1 灰色系统44
  • 4.2 灰色系统理论基本概念44-45
  • 4.2.1 基本原理44-45
  • 4.3 灰数生成45-49
  • 4.3.1 累加生成46-48
  • 4.3.2 累减生成48
  • 4.3.3 均值生成48-49
  • 4.3.4 级比生成49
  • 4.4 建立模型49-54
  • 4.4.1 灰色模型建模机理49
  • 4.4.2 GM(1,1)模型的建立49-51
  • 4.4.3 误差补偿GM(1,1)模型的建立51-54
  • 5 10kV配电房监控预警系统决策层设计54-74
  • 5.1 负载接入对10kV配电房的影响54-57
  • 5.1.1 负载接入对变压器电流、电压的影响54-57
  • 5.1.2 负载接入对功率因数的影响57
  • 5.1.3 感性负载对配电房系统的影响57
  • 5.2 预测模型的建立57-70
  • 5.2.1 电流预测模型的建立58-62
  • 5.2.2 电压预测模型的建立62-66
  • 5.2.3 功率因数预测模型的建立66-70
  • 5.3 10kV配电房监控预警系统决策层设计70-74
  • 6 总结与展望74-76
  • 6.1 总结74-75
  • 6.2 展望75-76
  • 参考文献76-80
  • 致谢80-82
  • 作者简介及读研期间主要科研成果82

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