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。     

基于一阶导数的电力系统频率测量新算法

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.对现有的同步采样的误差产生及消除的方法进行了分析,提出了一种基于一阶导数的系统频率测量新算法.通过前一次的系统信号测量频率来修正采样频率,从而得到本次的计算频率.仿真结果表明:该算法具有高精度、计算量小...     

基于高精度测频的修正DFT相量及功率测量算法

为了提高频率偏移时电力系统相量及功率测量精度,提出了一种基于改进扩展卡尔曼滤波(IEKF)频率测量的修正离散傅里叶变换(DFT)相量及功率测量算法。分析了频率发生偏移时非同步采样下DFT的测量误差,建立了相角、幅值与频率偏移量和初相角之间的函数关系式。由IEKF得到频率偏移量,然后对DFT计算结果进行修正即可得到输入信号的真实相量和功率。仿真结果表明:该算法相比较于传统自适应DFT算法能有效消除或减弱谐波、噪声以及频率偏移对相量同步测量的影响,提高了相量及功率测量精度。     

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。     

基于改进DFT的电力系统同步相量测量算法研究

离散傅里叶变换(DFT)在相同条件下,具有运算效率高、易于嵌入等优点,被广泛应用于电力系统同步相量测量中。但由于非同步采样及频域离散化问题的存在,DFT在进行相量测量时会出现频谱泄露和栅栏效应,使得计算结果产生误差。针对这一问题,推导了DFT在非同步采样情况的相角误差方程,利用相角差对信号频率进行跟踪测量,得到精度较高的频率值。据此,提出了基于改进DFT的同步相量测量方法,利用跟踪所得频率将DFT结果分为整数部分和分数部分,并通过等效替换对分数部分进行了修正。经仿真实验证明,该方法具备较高的抗干扰能力和测量精度,整体效果较传统算法有了很大的提升。在此基础上,利用TMS320F2812设计了一个同步相量测量装置(PMU)硬件系统,通过该系统实现了频率、幅值和相角的准确测量。     

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。     

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。     

抗谐波干扰的偏π/3同步相量相角测量算法

传统离散傅里叶变换(DFT)算法在测量同步相量相角时会由于非同步采样产生测量误差,且在谐波干扰下测量精度较低。为此,分析DFT算法产生的误差,提出一种偏π/3同步相量相角测量算法。算法构建与当前相量相位相差±π/3的2个虚拟相量,将当前相量与虚拟相量进行算术运算得到合成相量,通过计算合成相量相角来计算当前相量相角。该算法利用相量之间的平衡关系大幅度地减小了动态误差,并且具有较强的抗谐波干扰能力。数值实验结果表明,该算法在谐波干扰下具有较高的测量精度,同时,响应速度也满足电网对实时性的要求。     

基于泰勒级数和离散傅里叶变换的综合自适应相量算法

针对传统相量算法在动态过程中难以同时满足精度和速度要求的问题,提出一种基于泰勒级数和离散傅里叶变换(DFT)的综合自适应相量算法。该算法对稳态和动态情况,分别设计了时域算法和频域算法两种计算模式,并通过反推校验实现二者间的自适应切换。具体地,时域算法利用两相邻数据窗进行DFT分析,并根据特定精度要求进行简化,以此计算频率和相量;频域算法对电力信号模型进行泰勒级数展开,并通过一个数据窗的基波和各谐波含量计算相量、频率和频率变化率。仿真分析和实验测试结果均表明,在稳态和动态情况下所述算法的量测精度和响应性能均优于传统算法及相应的商用同步相量测量装置,满足实际应用要求。     

一种同步时标可自由设定的新型相量测量装置

提出一种同步时标可自由设定的新型广域电网相量测量装置（PMU）,它由频率自适应等间隔采样模块、同步时标形成模块和核心微处理器模块等构成。通过硬件电路与计算软件的合理分工与协调配合,实现了相量同步测量装置中“时间同步”与“频率同步”的解耦处理,从而装置能够根据自由设定的同步时标与时标同步方式,自动定位截取整周期采样数据（无频谱泄漏）进行高精度离散傅里叶变换（DFT）相量计算,并通过简单的方法对截取DFT数据窗时造成的时标同步偏移量进而计算相量的相角偏差量进行高精度线性修正。同时对同步时标位于DFT数据窗首、中、末点3种情况下的相量测量精度进行了仿真研究,得出了“中点同步”精度最高的正确结论。     

基于暂态相控大电流的 继电保护无负荷相量测量方法

针对一次设备带负荷前继电保护设备无法开展带实际负荷验证保护方向问题,提出一种基于暂态相控大电流的继电保护无负荷相量测量方法。注入电流互感器一次暂态大电流相位与参考电压保持固定角度,在电流互感器二次回路及继电保护装置回路中以录波方式测量参考电压与电流互感器变换后的暂态电流相位是否仍然保持固定角度,确定带方向保护功能的正确性,实现电流互感器极性、电流互感器二次回路注流、带负荷相量测量三项试验在设备正式带电前一次完成。     

PMUs [phasor measurement unit]

In the spring of 1993, a major new 500 kV transmission line was put in service in Northern California. Test engineers initiated a series of artificial short-circuit faults to test the line installation. As an experiment, the steady-state and transient responses of the power system were recorded. During testing of the new California-Oregon Transmission Project (COTP), a PMU was installed at Olinda Substation near Redding, CA, and at Tracy Substation, near San Francisco, CA roughly 320 kilometers apart. PMU (phasor measurement unit) is a new measuring unit that recorded power system voltages and currents at the two substations. The PMUs use a navigational satellite system to synchronize digital sampling at different substations. That summer the data was analysed using modem digital signal processing software. In this article the author compares actual field measurements of the steady-state pre-fault power system angle with a classic relation for calculating real power flow on a transmission line. The agreement between the state-of-the-art measurements and the classic calculations was very close     

非接触式电压相量测量算法

同步相量测量技术为电网动态安全监测提供了数据基础,非接触式电压传感技术具备安全、便捷、成本低的优势,有利于测量装置实现海量布点。现有非接触式电测量的缺陷在于复杂电压经探头传变后二次侧输出电压发生畸变,难以还原一次侧电压相量。为解决电压畸变问题,文中提出了一种对带内信号分频计算的相量测量算法。首先对探头输出电压进行预处理,滤除带外信号与噪声,随后采用矩阵束法计算带内信号频率,以此构建信号模型进行时域拟合求解带内信号相量,最后将带内信号相量还原至一次侧后合成得到综合相量。仿真结果表明,所提方法能够利用探头二次侧输出电压采样值计算一次侧电压相量。实验数据显示所提方法的幅值测量误差小于4.5%,相位误差小于1°,频率误差小于0.04 Hz,频率变化率误差小于4 Hz/s。     

同步相量测量装置的可靠性评估

提出一种定量分析同步相量测量装置(PMU:Phasor Measurement Unit)可靠性的评估方法.提出并定义定量评估PMU的可靠性指标--PMU的可靠度,针对PMU的各个硬件功能模块建立了相应的可靠性模型,其中全球定位系统(GPS:Global Position System)模块采用了备用模式并建立了Markov状态空间图.以一PMU为例进行计算,结果表明.该方法可有效用于PMU可靠性评估与分析.     

The phasor combination differential protection for Le-Blanctransformers

The main electrical protection of Le-Blanc connection transformers that supply the single-phase power to the electric railway in Taiwan is the overcurrent protection. This paper presents a more complete protective scheme, the differential protection, for Le-Blanc by phasor combination method. The calculation procedure and the good mismatch results of a practical design example using the parameters of a Le-Blanc transformer of Taiwan Railway Bureau (Tairail) are described in this paper. In addition, using the normal current transformers and electromagnetic type transformer differential relays to completely construct the protective scheme is another merit of this algorithm     

Power system observability with minimal phasor measurementplacement

The placement of a minimal set of phasor measurement units (PMUs) so as to make the system measurement model observable, and thereby linear, is investigated. A PMU placed at a bus measures the voltage as well as all the current phasors at that bus, requiring the extension of the topological observability theory. In particular, the concept of spanning tree is extended to that of spanning measurement subgraph with an actual or a pseudomeasurement assigned to each of its branches. The minimal PMU set is found through a dual search algorithm which uses both a modified bisecting search and a simulated-annealing-based method. The former fixes the number of PMUs while the latter looks for a placement set that leads to an observable network for a fixed number of PMUs. In order to accelerate the procedure, an initial PMU placement is provided by a graph-theoretic procedure which builds a spanning measurement subgraph according to a depth-first search. From computer simulation results for various test systems it appears that only one fourth to one third of the system buses need to be provided with PMUs in order to make the system observable     

差动保护运行动作特性的相量分析

差动保护的穿越制动特性依赖于制动电流的选取,每种制动方式有其自身的制动特性.不同方式之间如何比较,是需要有一种公用的方法,在同等条件下进行分析才行.提出用"运行动作特性"分析方法,直接以两侧电流的相量关系来表述动作特性,这样各种制动方式就可以有共同的基础.     

同步相量测量单元及其误差分析

在介绍了利用相量法计算电力系统参数原理的基础上,给出基于高速和双串口中央处理器DS80C32的相量测量单元PMU(Phasor Measurement Unit)的系统硬件组成。PMU的同步时钟由全球定位系统GPS(Global Positioning System)提供。用此方法计算得到系统各节点的线路序参数,与传统线路参数测量方法的结果相比,具有测量精度更高、结果更准确的优点。