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《計(jì)算機(jī)仿真雜志》2014年第六期

1電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中信號(hào)采集原理

在大型電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，存在很多需要采集的信號(hào)，以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的，根據(jù)多渠道模式相關(guān)理論，能夠利用傳感器采集電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)，從而為電力網(wǎng)絡(luò)控制提供依據(jù)。利用下述公式能夠描述電力線載波無(wú)線傳感初始信號(hào):設(shè)置電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)的采集時(shí)間和對(duì)應(yīng)的狀態(tài)能夠用(v，y)進(jìn)行描述，則其中的取值可以用下述公式進(jìn)行計(jì)算:設(shè)置電力線無(wú)線傳感信號(hào)采集時(shí)刻的時(shí)間域能夠用VM進(jìn)行描述，對(duì)應(yīng)的帶寬能夠用DM進(jìn)行描述，則電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)的采集窗口能夠用下述公式進(jìn)行描述:在電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)具有較強(qiáng)的時(shí)效性，需要利用分?jǐn)?shù)階域?qū)ι鲜鲎顑?yōu)窗口進(jìn)行變換。該信號(hào)的分?jǐn)?shù)階域可以用下述公式進(jìn)行計(jì)算:設(shè)置電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)的數(shù)量能夠用q進(jìn)行描述，每個(gè)電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)中的波段數(shù)量能夠用u進(jìn)行描述，第l個(gè)信號(hào)的權(quán)重能夠用yl進(jìn)行描述，而且滿足∑ul=1yl=1的需求。根據(jù)下述公式可以計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)采集的目標(biāo)函數(shù):在電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)采集的過(guò)程中，需要對(duì)全部無(wú)線傳感信號(hào)進(jìn)行約束模糊聚類(lèi)處理，從而得到電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)采集結(jié)果。其詳細(xì)步驟如下所述:1)根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)的數(shù)量，模糊狀態(tài)參數(shù)、權(quán)重，聚類(lèi)閾值和迭代處理次數(shù)，能夠計(jì)算電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)的初始矩陣和對(duì)應(yīng)權(quán)重的矩陣。2)根據(jù)電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)的權(quán)重，能夠獲取對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，如果迭代處理次數(shù)達(dá)到極大值，或者目標(biāo)函數(shù)的取值小于設(shè)定的聚類(lèi)閾值，則停止運(yùn)算。3)對(duì)聚類(lèi)中心的計(jì)算誤差進(jìn)行補(bǔ)償，從而得到準(zhǔn)確的聚類(lèi)中心，為信號(hào)采集提供依據(jù)。4)根據(jù)聚類(lèi)中心，計(jì)算電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)的隸屬度。5)對(duì)電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)的權(quán)重進(jìn)行更新，返回步驟2)繼續(xù)進(jìn)行運(yùn)算，直至獲取理想的結(jié)果。根據(jù)上面闡述的方法，能夠?qū)﹄娏€載波無(wú)線傳感信號(hào)進(jìn)行有效的采集。但是，由于設(shè)備不同，各種設(shè)備參數(shù)的強(qiáng)弱也不同。信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線傳感信號(hào)后很難形成有效兼容，設(shè)備之間傳輸要求也不同。傳統(tǒng)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)電力網(wǎng)絡(luò)載波信號(hào)采用多渠道模式。對(duì)不同設(shè)備進(jìn)行不同信道傳遞，形成較大傳輸能耗。

2電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)融合傳遞技術(shù)

2．1電力線載波信號(hào)分解方法利用小波分解方法，能夠?qū)㈦娏W(wǎng)絡(luò)中的電力線載波信號(hào)進(jìn)行分解，將其分為高頻信號(hào)和低頻信號(hào)。其詳細(xì)步驟如下所述:設(shè)置采集的電力線載波信號(hào)能夠用ζ(u)∈M2(S)進(jìn)行描述，對(duì)其進(jìn)行傅立葉變換處理，能夠得到ζ(ξ)，該結(jié)果需要符合下述公式的要求:根據(jù)小波分解過(guò)程中的變量性質(zhì)能夠得知，對(duì)電力線載波信號(hào)進(jìn)行小波分解的過(guò)程主要分為兩個(gè)步驟，首先將電力線載波信號(hào)中的每行信號(hào)進(jìn)行分解，然后針對(duì)分解后的結(jié)果中的每列進(jìn)行再次分解，從而得到對(duì)應(yīng)的分解結(jié)果。設(shè)置采集的電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波初始信號(hào)能夠用Be2k－1g(M)進(jìn)行描述，則通過(guò)上述小波分解的方法，能夠得到對(duì)應(yīng)的子波段信號(hào)Be2kg(MM1)、Be2kg(IM1)、Be2kg(MI1)和Be2kg(II1)。對(duì)上述子波段信號(hào)再次進(jìn)行小波分解處理，能夠得到在尺度2k+1上的子波段。

2．2實(shí)現(xiàn)信號(hào)融合傳遞利用信號(hào)融合技術(shù)，能夠針對(duì)不同頻段的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)融合，從而完成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)信號(hào)融合傳遞。在電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)中，都包含大量的能量，針對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行拉普拉斯能量和計(jì)算，能夠反映信號(hào)的狀態(tài)，從而提高電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)的質(zhì)量。將信號(hào)的拉普拉斯能量和計(jì)算方法與加權(quán)方法相融合，能夠得到電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)融合方法。上述信號(hào)的拉普拉斯能量和能夠用下述公式進(jìn)行計(jì)算:。根據(jù)上面闡述的方法，能夠?qū)㈦娏€載波無(wú)線傳感信號(hào)根據(jù)對(duì)應(yīng)的權(quán)重進(jìn)行融合，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)融合傳遞。

3實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果分析

為了驗(yàn)證本文提出的電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)采集方法的有效性，需要進(jìn)程一次實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，電力網(wǎng)絡(luò)電力線載波無(wú)線傳感初始信號(hào)的波譜能夠用圖2行描述。式中，‘step’能夠用來(lái)描述所有電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)的可變距離，J(j，k)能夠用來(lái)描述該信號(hào)在指定時(shí)刻的能量值。利用下述窗函數(shù)，能夠進(jìn)行電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)的融合處理:設(shè)置采集的初始電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)能夠用B和C進(jìn)行描述，則融合的詳細(xì)步驟如下所述:利用傳統(tǒng)算法進(jìn)行電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)采集，獲取的結(jié)果能夠用圖2述。利用本文算法進(jìn)行電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)融合，獲取的結(jié)果能夠用圖4行描述。對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，能夠得到結(jié)果如表1所示。將上表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，能夠得到電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)采集的誤差如圖5示。 根據(jù)上圖能夠得知，利用本文算法進(jìn)行電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)采集，采集的誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)算法，充分展示了本文算法在信號(hào)采集方面的優(yōu)越性，從而為電力網(wǎng)絡(luò)控制提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種基于信號(hào)融合技術(shù)的電力網(wǎng)絡(luò)中電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)融合傳遞方法。利用小波分解方法，將電力網(wǎng)絡(luò)中的電力線載波信號(hào)進(jìn)行分解，將其分為高頻信號(hào)和低頻信號(hào)。針對(duì)不同頻段的信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)融合，從而完成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)信號(hào)融合傳遞。利用本文算法進(jìn)行電力線載波無(wú)線傳感信號(hào)采集，能夠避免傳統(tǒng)算法將信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線傳感信號(hào)后很難形成有效兼容的弊端，從而為電力網(wǎng)絡(luò)控制提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。

作者：朱文忠單位：四川理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院