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。     

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。     

适用于闭环控制的快速相量计算方法

近年来,大量电力电子设备在电力系统电源、电网与负荷侧广泛应用,导致电力系统跨区域、跨电压等级的系统性连锁故障逐渐增多,亟需精细化闭环控制。这要求同步相量测量装置(SynchrophasorMeasurementUnits,PMUs)在保证测量精度的同时,具有快速的响应速度。针对这一问题,提出了一种适用于闭环控制的快速相量测量方法。该方法分析了传统DFT算法在系统动态条件下的测量误差特性,揭示了时标位置对相量测量精度与上传延时的影响。为减少PMU上传延时,研究了将时标打在时间窗尾部时相量测量误差与动态相量模型参数的规律,提出了相量修正方法,在减少上传延时的同时兼顾了测量精度。仿真测试验证了所提方法的测量精度与上传延时远高于PMU标准对保护控制类PMU的要求,可用于复杂电力系统闭环控制应用。     

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。     

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。     

计及PMU电压和电流量测量的三相状态估计的研究

基于GPS的同步相量测量单元（PMU）是一种新型的高精度测量装置,能够测量母线电压相量和支路电流相量.提出了基于PMU母线电压量测和支路电流量测的三相状态估计模型,在谐波测量中采用高精度FFT算法,有效地提高了测量精度.提出的基于PMU量测的三相状态估计和谐波状态估计可以从根本上解决电力系统电压、电流非纯正弦和三相不平衡所带来的误差影响,提高了状态估计精度和稳定性,最后讨论了对该算法的评估方法.     

同步相量测量装置评估与测试

文章介绍了一种同步相量测量装置 (PMU),根据检测规范,针对该装置制定了全部检验及功能检定方案,详述 PMU 装置精度试验及功能检验流程.该评估方法可有效提升装置管理水平,提高装置精度水平。     

利用PMU数据提高电力系统状态估计精度的方法

同步相量测量单元(phasor measurements units,PMU)因能测得高精度的同步相量数据而被广泛应用于电力系统中,而传统的监控及数据采集系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)是电力系统运行和静态安全监视的基础。文中提出了一种PMU与SCADA数据共存的数学模型用于电力系统状态估计。该模型在保留原有SCADA数据的同时,通过虚拟测量方法对PMU观测范围进行大范围拓展,提高数据冗余度及状态估计的精度。仿真结果表明,该方法具有较高的估计精度,且不受网络拓扑结构和PMU数量限制,适于SCADA和PMU数据共存系统。     

同步相量测量标准化的有关问题讨论

相量测量单元(PMU)相量数据有效性的关键在于时间同步.但由于遵循的标准不同,导致一致性和交互性差.文中根据IEEE Std 1344-1995(R2001)和IEEE Std C37.118-2005这2个新旧标准,通过比较对PMU的一些关键问题进行了讨论,包括同步相量、时标和传输频率等,并对这些概念的实现和使用提出了解决方案.同时,根据综合矢量误差提出对PMU的静态测量精度和动态响应性能的评价方法及误差计算方法.最后对数据传输格式的改进进行了分析.     

PMU算法动态性能及其测试系统

同步相量测量单元(PMU)的量测性能,特别是动态条件下的量测精度,是其能否更好地服务于电力系统动态过程监测、分析与控制应用的基础。在简述PMU离散傅里叶变换(DFT)算法的基础上,重点利用相量因子的概念,分析了相量算法的动态特性,揭示了其在计算动态相量时出现的平均化效应;进一步给出了即使在相量计算平均化效应的情况下,通过改变时标位置减小动态相量计算误差的理论分析。文中采用实际PMU实验数据验证了上述理论分析的正确性。此外,为了能够系统、客观地评价PMU的动态性能,设计了PMU静、动态自动测试系统,可为PMU动态性能评估提供支撑。     

广域测量技术在电力系统分析及控制中的应用综述

综述了广域测量系统(wide-Area Measurement System,WAMS)在电力系统稳态分析、全网动态过程记录和事后分析、电力系统动态模型辨识和模型校正、暂态稳定预测及控制、电压和频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、全局反馈控制、故障定位及线路参数测量等方面的应用.通过这些应用可以看到,WAMS给电力系统分析与控制提供了新的视角和解决方法,值得深入研究.     

WAMS中PMU的完整周期抗混迭同步采样方法

基于全球定位系统（GPS）的同步相量测量装置（PMU）是广域测量系统（WAMS）的重要组成部分。提出一种基于GPS同步时钟和数字信号处理器（DSP）以及高速AVR单片机的双CPU同步相量测量装置;利用DSP的一个输入捕获单元捕获GPS秒脉冲并同步到32位高精度定时器,控制每个周期采样的起始时刻,利用另一个输入捕获单元捕获频率并把相应的采样周期传送给16位定时器的周期寄存器控制该完整周期的采样间隔,从而建立了完整周期抗混迭同步采样方法,避免了因频率变化而引起的采样混迭现象;利用DSP的高精度时钟配合同步信号源以提高同步时钟的可靠性。     

同步相量技术应用于电力系统暂态稳定性控制的可行性分析

在同步相量技术迅速发展和广泛应用的基础上,提出了基于同步相量响应的广域暂态稳定性控制的概念,阐述了其原理和系统结构,重点讨论了系统实现所涉及的关键技术,包括功角测量、暂态稳定性判别和控制决策、响应时间、通信方式和可靠性设计等,从而论证了同步相量技术应用于电力系统暂态稳定性控制的可行性和优越性.     

基于广域测量系统的次同步振荡在线监测预警方法

及时发现并采取措施消除电力系统中的次同步振荡,对保障机组安全和电力系统稳定运行都非常重要.结合相量测量单元的工作原理,详细分析了电力系统中次同步频率成分对同步相量测量结果的影响,指出次同步振荡的存在相当于是对同步相量的幅值和相位进行调制.在此基础上,给出了基于相量测量单元上传的同步相量测量结果和励磁电流测量结果实现次同...     

广域测量系统中刀片式构架相量数据集中器的设计与实现

基于同步相量测量技术的广域测量系统(WAMS)为电力系统各领域的研究和开发提供了全新的数据支持平台。相量数据集中器(PDC)是WAMS中连接同步相量测量单元(PMU)和测量主站的关键环节,目前多数解决方案是采用工控机来实现。实际情况表明,基于工控机的PDC在可靠性和可扩展性方面存在明显不足。采用刀片式构架理念设计的新型PDC极大地提高了其在可靠性和可扩展性方面的表现,特别是对基于IEC 61850标准过程层总线的智能变电站有很好的适应性,实际运行验证了所提出的解决方案有效、实用。     

基于CIM的广域测量系统的信息模型

针对当前广域测量系统WAMS尚没有统一的信息模型,不能与其它应用系统有效信息共享的现状,对IEC 61970标准的公共信息模型CIM进行了深入研究,并且结合WAMS的特点及其在电力系统中的应用情况,提出了基于CIM的WAMS信息模型,定义了WAMS的CIM类及其相应的属性信息。在该模型扩展的基础之上,提出了一个基于消息中间件的电力信息集成系统,以说明该信息模型的应用前景。     

一种具有PMU功能的电力监测仪的研制

虽然许多现代电力监测仪可以测量电压、电流、功率、电能、甚至电能质量,但目前这类仪表大多不能用于广域电力测量系统,因为在这类系统中通常需要单独的PMU进行同步相量测量。针对这种状况,本文提出了一种既可用于传统SCADA系统又可用于现代广域测量系统的具有PMU测量功能的新型电力检测仪。     

TEMP-500IU型CVT现场预试方法

对于电容单元C11、C12,采用常规正反接线法进行电容、介损值测量;对于电容单元C13、C2,通过操作中间变压器高压端外部的操作把手合上中间变压器一次绕组首端接地刀闸,实现采用反接法测试它们的电容及介损值,克服了采用自激法测试存在的弊端。同时阐述了该型CVT特殊接线方式的中间变压器一次绕组对二次绕组及地的电容、介损值的测量接线方法及注意事项     

基于广域测量系统的电力系统稳定控制

近年随着电网规模扩大、区域系统互联,电力系统出现一些现有方法难以解决的稳定问题,例如,如何持久有效地抑制区间低频振荡等,而同步相量测量技术的发展及广域测量系统(WAMS)的建设为此提供了新的手段.重点结合实际系统应用说明了当前世界上WAMS发展现状及其在电力系统保护与稳定控制中的应用实例.首先,介绍了PMU及WAMS的基本原理与历史发展过程;其次,在详细说明美国与中国WAMS发展现状的基础上,概述了各主要WAMS的规模和PMU的性能水平.最后,从非连续控制及连续反馈控制2个方面介绍了WAMS在电力系统稳定控制中的实际方案.     

基于相量测量单元实测数据的变压器参数在线估计方法

给出了基于相量测量单元(PMU)实测数据的变压器变比(分接头位置)和电抗参数的计算方法.通过对变压器参数和变比的多时段计算结果进行统计分析发现,多时段参数计算结果符合正态分布.利用正态分布参数估计理论,给出了变压器参数和变比辨识结果的置信区间和点估计值,最大限度地减少了量测随机误差的影响.算法考虑了电力系统的生产实际情...