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面向智能电网的PMU测量数据传输的研究

作　者: 张敬敬
导　师: 朱永利
学　校: 华北电力大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 智能电网同步相量测量 IEEE C37.118 数据压缩通信系统
分类号: TM73
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着全球资源环境压力不断的增大,社会对节能减排、环境保护和可持续发展的要求日益提高。与此同时电力市场化进程的不断推进以及用户对供电可靠性和质量要求的持续提升,要求未来的电网必须能够提供更加安全、可靠、清洁、优质的电力,因此智能电网应运而生。智能电网把信息技术、通信技术、测量技术、计算机技术和原来的输配电基础设施高度集成在一起形成新型的电网。本文详细介绍了应用在智能电网中的测量技术PMU装置测量数据传输的研究现状和PMU基本原理,并对测量数据的传输问题进行了深入的研究,最后提出了设计方案。通信技术是智能电网中非常重要的环节,本文对现有的物理介质进行了对比研究最后采用光纤为物理介质;为了满足通信系统实时性的要求,本文对现有的4种通信模式进行分析,由于IP+SDH模式具有较高的吞吐量、较低的协议开销、较高的带宽利用率,可以缓解网络带宽资源紧张的问题,所以最后采用此模式。在传输层采用面向连接的TCP协议,应用层采用IEEE C37.118协议。为了实现PMU装置和服务器之间的可靠通信,采用基于TCP/IP的Socket技术完成二者之间的信息交换。为了最大可能的缩短传输延时,本文还为该通信系统编写了数据压缩软件,经过PPM算法和LZW算法的数据压缩性能测试,最后采用LZW算法,并在代码实现时对LZW算法中的hush表的长度进行了修改,通过比较证明改进后的算法在压缩时间和压缩率方面有很大的提高。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题的研究背景与意义  9
  1.2 同步相量测量数据传输研究现状  9-11
  1.3 同步相量测量技术基本原理  11-12
    1.3.1 同步相量测量的基本结构  11-12
    1.3.2 PMU 装置的工作流程  12
  1.4 本文的主要工作  12-14
第2章同步相量测量数据的封装  14-24
  2.1 IEEEC37.118 标准规定的数据格式  14-19
    2.1.1 数据帧实现  15-17
    2.1.2 配置帧的实现  17-18
    2.1.3 头帧的实现  18
    2.1.4 命令帧的实现  18-19
  2.2 PMU 测量数据的基准测试  19-23
    2.2.1 幅值测试  20-21
    2.2.2 相角测试  21-22
    2.2.3 频率测试  22-23
  2.3 小结  23-24
第3章数据处理模块中数据压缩算法的研究  24-33
  3.1 数据压缩技术应用于PMU 测量数据传输的必然性  24
  3.2 数据压缩技术介绍  24-28
    3.2.1 Huffman 压缩算法  24-25
    3.2.2 算术编码  25-27
    3.2.3 PPM 算法  27
    3.2.4 LZW 算法  27-28
  3.3 测试几种压缩算法的性能  28-29
  3.4 LZW 算法用于PMU 测量数据压缩的实现研究  29-31
  3.5 改进后的压缩算法测试  31-32
  3.6 小结  32-33
第4章 PMU 数据传输的研究  33-49
  4.1 电力通信系统物理介质  33-36
    4.1.1 有线通信技术  33-34
    4.1.2 无线通信技术  34-36
  4.2 电力系统通信技术  36-38
    4.2.1 SDH 技术  36-37
    4.2.2 ATM 技术  37-38
  4.3 PMU 通信方案设计和通信方法研究  38-40
    4.3.1 物理层载体的选择  38-39
    4.3.2 传输层通信协议的选择  39-40
  4.4 基于TCP/IP 协议的Socket 的通信  40-43
    4.4.1 Socket 的通信流程  40-41
    4.4.2 数据包的格式设置  41-42
    4.4.3 PMU 测量数据的传输  42-43
  4.5 数据通信工作流程  43-46
    4.5.1 子站、主站网络通信流程  43-45
    4.5.2 离线数据通信流程  45-46
  4.6 通信系统的仿真测试  46-48
  4.7 小结  48-49
第五章结论与展望  49-50
参考文献  50-53
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  53-54
致谢  54-55
论文摘要  55-63

面向智能电网的PMU测量数据传输的研究

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