一种适用于同步相量测量的新算法

在异步采样的情况下,离散傅里叶变换(DFT)由于频谱泄漏及栅栏效应,计算结果不够精确,不能满足同步相量测量精度的要求.对现有的同步采样及误差消除方法进行了分析,提出了一种新的相量测量算法.通过线性插值计算,得到采样序列两相邻过零点进行频率跟踪,由所测频率对采样序列进行同步修正得到满足同步采样的新序列,采用DFT进行相量估计.仿真结果表明:该算法具有高精度、计算量小等特点,能够满足同步相量测量对精度及实时性的要求.     

适用于同步相量测量的DFT算法研究

讨论了用于同步相量测量的离散傅氏变换DFT(Discrete Fourier Transform)算法。传统DFT算法计算量大,不适于采样率高且测量量多的场合。给出了一种递归傅氏变换算法,可减少计算量,并由此算法而推出一种频率测量方法,可以灵敏、准确地反映系统频率变化。将该算法用于所开发的同步相量测量装置中,实验结果表明该算法正确,且能满足精度要求。     

基于扩展卡尔曼滤波频率跟踪的DFT同步相量测量算法

当电力信号的频率发生偏移时,采用离散傅里叶变换(discrete Fourier transformation,DFT)进行同步相量测量难以做到同步采样,由此造成的栅栏效应严重影响了同步相量测量精度。为此提出一种改进的DFT同步相量测量算法。首先引入了基于扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的频率跟踪算法,建立了基波频率测量的算法流程,并介绍了基于DFT的同步相量测量算法原理。在此基础上,将测量结果分为整数部分和分数部分,分析了因频率偏移导致的相量测量误差,对分数部分进行插值计算以提高同步相量测量精度。分别应用含谐波和噪声的稳定信号和幅值、相位、频率、谐波及噪声含量跳变的信号来校验算法的性能。仿真结果表明,EKF频率跟踪算法能快速对基波频率进行跟踪,所提出的同步相量测量算法能消除或减弱谐波、噪声以及频率偏移对同步测量的影响,提高了相量测量精度。     

一种适用于配电网的同步相量测量改进算法

分布式能源接入电网使配电网的动态特性日趋复杂,配电网运行管理从被动式走向主动式,同步相量测量技术在配电网的应用成为一种趋势。对适用于输电网的常规同步相量算法在配电网中的应用进行分析,根据产生误差的原因,提出了一种利用三角函数多项式对误差曲线进行最小二乘法拟合的新算法。阐述算法具体的实现过程,在动态变化、谐波干扰的情况下对算法进行仿真验证。仿真结果表明算法在各种条件下测量精度得到了很大提升。     

一种电力系统同步相量测量的新算法

鉴于传统的相量测量方法在精度和实时性方面不能很好地统一,提出了一种基于改进三点算法的相量测量方法,该算法采用多个采样点绝对值,选取合适的等间隔采样点,采取平均平滑补偿措施,有效地降低了随机噪声对测量结果的影响,计算精度较高,并对纹波有一定的抑制能力.通过MATLAB软件进行仿真验证,结果表明所提方法是正确可行的.     

电网相量实时同步测量的一种新方法

电网相量的异地实时同步测量，对于电力系统状态估计、稳定控制、故障识别及继电保护等都具有重要意义。文中提出一种基于全球定位系统(GPS)与锁相技术的电网相量实时异地同步测量方法，采用硬件逻辑电路产生既能自适应跟踪电网频率变化、又能实现异地同步的等间隔采样脉冲序列，并由它启动A／D转换器自动完成对输入模拟信号的同步采样，很好地解决了电网相量的异地同步测量问题并保证有较高的测量精度。     

同步相量测量的若干关键问题

首先,阐述了非额定频率下相量的定义以及数据再同步对相量时标的要求。然后,结合数据再同步的需求分析了频率自适应采样方法在高密度的相量同步情况下的局限性;推导出一种在定间隔采样基础上能够有效消除非额定频率下离散傅里叶变换(DFT)算法产生的频率泄漏影响的相量校正算法。提出一种测试绝对相角测量精度的试验方法,并按照该方法验证了采用所提出的相量校正算法的相量测量单元(PMU)的相角测量精度。最后,通过仿真分析了基于DFT的相量算法的动态特性及其在暂态稳定控制中的适用范围。     

一种新型的电网相量同步测量装置

研制了一种新型电网相量同步测量装置,结合GPS和单片机实现了异地被测信号的同步采样,很好地解决了采样频率自动快速跟踪并锁定电力系统基频变化和异地电网相量的同步测量问题,并通过理论分析表明,此装置在频率快速变化的情况下仍有较高的测量精度。     

一种新型的电网相量同步测量装置

研制了一种新型电网相量同步测量装置,结合GPS和单片机实现了异地被测信号的同步采样,很好地解决了采样频率自动快速跟踪并锁定电力系统基频变化和异地电网相量的同步测量问题,并通过理论分析表明,此装置在频率快速变化的情况下仍有较高的测量精度.     

基于三相量实现正弦信号非同步采样的精确频率测量

在电能质量监测和继电保护装置研制中,精确频率测量是所有电参数精确测量的前提和基础。对有限频偏的正弦信号,为实现非同步采样条件下精确频率测量,应用相量理论。本文首先提出三相量测量原理,给出理论推导和仿真验证;其次引用DFT变换,用各序列的实部、虚部进行推导计算,同样实现非同步采样情况下的精确频率测量。对比仿真验证结果表明,两种方法仿真结果完全一致,印证了基于三相量实现非同步采样精确测频方法的正确性。此结论为电力测量装置、保护装置的研发提供了一条非常有意义的精确测频方法。     

基波电流瞬时值检测及同步电流相量测量方法

为了能够实时有效地测量出系统在各种状态下的基波电流相量的频率、幅值和相角,给出了一种基波电流瞬时值检测及同步电流相量测量算法。把系统的零序电压和电流瞬时值看作三相系统中的a相分量,按照正序对称原则无延迟地构造出b相和c相电流和电压。利用同步坐标变换的方法准确检测出零序、负序和正序基波电流瞬时值,给出了基波电流相量的频率、相角和幅值测量算法。该方法提高了多种动态条件下的测量精度和动态响应特性,仿真结果表明了该方法的正确性和有效性。     

A robust SMES controller design for stabilization of inter-area oscillations based on wide area synchronized phasor measurements

This paper proposes a robust power controller design of superconducting magnetic energy storage (SMES) based on wide area synchronized phasor measurement units (PMUs) for stabilization of inter-area oscillation. The structure of active and reactive power controllers of SMES is the first-order lead/lag compensator. Assuming multiple PMUs are located in an interconnected power system, the steady state phasor data are obtained by applying the small load perturbation. Using the phasor data, the simplified oscillation model (SOM) included with SMES power controllers can be identified and applied to estimate the dominant inter-area oscillation modes. In the robust control design, unstructured system uncertainties such as various operating conditions, system parameters variation, etc., are represented by the inverse additive perturbation and included in the SOM. To enhance the system robust stability margin, the optimization of SMES control parameters is solved by genetic algorithm in the SOM. Simulation studies in the West Japan 6-machine power system confirm that the robustness of the proposed SMES is much superior to the conventional SMES against various operating conditions and fault locations.     

同步相量测量技术在配电网中的应用

随着智能电网建设的不断深入,配电网的智能化升级改造也步入正轨。同步相量测量技术不仅适用于输电系统,在实现配电网智能化方面也能发挥积极作用。基于美国FNET系统和国内WAMS Light系统,给出国内外配电网同步相量测量系统概念;从状态估计、故障定位、谐波估计、孤岛检测角度,介绍同步相量测量技术在配电网诊断方面的应用,并从微电网协调、电能质量控制、控制与保护角度论及它在配电网保护方面的应用。最终,针对配电网同步相量测量技术发展所遇问题,试着提出明确的解决思路。     

A novel hybrid state estimator for including synchronized phasor measurements

State estimator is crucial for on-line power system monitoring, analysis and control. With the increasing use of synchronized phasor measurement units (PMU) in power grids, how to utilize phasor measurements to improve the precision of state estimator becomes imperative. Since there are lots of traditional measurements in SCADA system and it is hard for phasor measurements to replace them in the near future, the best way is to develop hybrid state estimator which includes both phasor and traditional measurements to get better behavior. In this paper, a novel state estimator for including voltage phasors, branch current phasors and traditional measurements is proposed. The detailed model and how to calculate covariance matrix of PMU measurements are described in detail. New England 39-bus system and IEEE 118-bus system are used as test systems and the simulation results demonstrate that the proposed state estimation algorithm improves the precision greatly and gets better behavior as compared with other state estimators with or without phasor measurements.     

基于同步相量测量的电压稳定指标

针对输电网提出了一种基于同步相量测量信息的电压稳定指标。电力系统可以分解成许多电能传输路径,以传输路径首节点电压与末节点电压在首节点电压上的投影之差与首节点电压的比值作为计算电压稳定与否的指标。该指标根据最弱电能传输路径利用局部电压相量测量信息直接计算得出,避免了复杂的潮流计算。局部电压相量测量数据由相量测量单元PMU提供。基于一种快速有效的PMU配置方法,利用直接测量或间接计算的数据作为此稳定指标计算所需要的电压相量信息。运用图论的基本思想寻找电能最弱传输路径。通过计算电能最弱传输路径的电压稳定指标和系统无功储备情况判断系统电压稳定度,当系统接近不稳定状态时,最弱传输路径的电压稳定指标值趋向于临界值0.5。在IEEE5节点和IEEE30节点系统上的仿真表明了该指标预测系统电压崩溃的有效性和正确性。     

基于同步相量测量的线路参数在线计算

提出一种基于同步相量测量的输电线路参数在线求解方法。该方法以分布参数线路模型为基础，在已知线路两端同步电压和电流的条件下精确求解出线路特性阻抗、传播常数、单位长度电感和电容。仿真结果验证了该方法的正确性。     

Midterm stability evaluation of wide‐area power system using synchronized phasor measurements

In recent years, the PMU (Phasor Measurement Unit) has received a great deal of attention as a synchronized measurement system of power systems. Synchronized phasor angles obtained by the PMU provide valuable information for evaluating the stability of a bulk power system. The aspect of instability phenomena during midterm tends to be more complicated, and the stability analysis using the synchronized phasor measurements is effective in order to keep a complicated power system stable. This paper proposes a midterm stability evaluation method for the wide‐area power system using synchronized phasor measurements. By clustering the power system to some coherent groups, step‐out is predicted on the basis of an aggregated two‐machine equivalent power system. The midterm stability of a longitudinal power system model of Japan's 60‐Hz systems constructed by a hybrid‐type power system simulator is practically evaluated using the proposed method. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 147(1): 25–32, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10274