一种光伏发电系统电压信号采样及重构方法

摘要

本发明公开一种光伏发电系统电压信号采样及重构方法，在光伏发电系统中，有若干数目能采集电压信号的传感器节点，各节点通过无线通信方式自组织形成监测网络，监测网络采用压缩感知法对采样信号进行压缩得到电压稀疏信号。本发明适用于重构光伏发电系统中的电压稀疏信号，首先提供光伏发电系统监测网络的各传感器节点的安设方法，然后提出基于迭代收缩阈值法的电压稀疏信号重构方法，当节点从其它节点处获取的信号受噪声干扰时，通过该方法，重构原始电压稀疏信号，从而保证监测网络信号传输的可靠性。

主权项

一种光伏发电系统电压信号采样及重构方法，其特征在于：包括传感器节点的布设方法和电压稀疏信号的重构方法；传感器节点布设方法：节点规则地布设在光伏阵列上，各节点连线构成网格形状，节点皆具有相同的感知半径R_s，节点的感知范围为以节点为圆心R_s为半径的圆面，所有节点以自组织方式形成监测网络，能够对光伏阵列进行全面覆盖监测，保证能够全面采集光伏发电系统的电压信号；电压稀疏信号重构方法：传感器节点传输给其它节点的电压稀疏信号为节点的电压采样信号的压缩信号，该稀疏信号受到散粒噪声的干扰，基于迭代收缩阈值法的电压稀疏信号重构方法，能够降低信号的噪声干扰，取得重构均方误差小的信号重构效果，保证监测网络信号传输的可靠性；测量电压信号的传感器节点都规则地布设在光伏阵列上，每个节点负责感知范围为以R_s为半径的圆面区域，所有节点的连线构成的网格为正三角形网格；相互邻近的三个节点的连线构成正三角形，三个节点以R_s为半径的圆面区域有重合的部分，重合区域的面积为：$S_d=12\times (\frac{30}{360}\pi {\left(R_s\right)}^2-\frac{1}{2}\frac{\sqrt{3}{R}_s}{2}\frac{R_s}{2})---\left(1\right)$三个节点的有效覆盖面积是指节点的感知区域的并集：S_e＝3π(R_s)²‑S_d    (2)那么，节点覆盖效率为有效覆盖面积与节点覆盖总面积的比值：$R_e=\frac{S_e}{3\pi {\left(R_s\right)}^2}\approx 0.94---\left(3\right);$光伏发电系统的含噪声稀疏信号重构问题可以表示为带约束的二次规划问题：$s^{*}=\frac{1}{2}{\min }_s\left\{\right||y-\Theta s|{|}_2^2+\tau \left|\right|s\left|{|}_1\right\}---\left(4\right)$式中：τ>0代表正则因子，y代表节点从其它节点处获取的电压稀疏信号，s代表所要重构的信号，s^*代表重构的信号；基于二次规划的优化问题可以转化为次优化问题，并且可利用迭代收缩阈值法求解次优化问题；是s的二次函数，为凸函数；显然τ||s||₁也为凸函数；根据迭代收缩阈值法，式(4)可表示为：min_sF(s)＝f(s)+τc(s)    (5)式中：c(s)＝||s||₁为s的1次凸函数。