基于全球定位系统和锁相环技术的同步相量测量装置的实现

电网实时相量监测系统对于电力系统的状态估计、稳定监控具有重要意义。着重介绍电网实时相量监测系统中的基本功能单元——同步相量测量装置的原理和实现方法。该装置将全球定位系统和锁相环技术相结合,既保证了不同测量点被测相量的同步采样,又保证了各测量点对被测相量信号的采样频率能自适应地跟踪电网频率变化,使相量测量精度进一步提高。介绍基于离散傅里叶变换的电压相角计算方法,给出了发电机功角的计算公式。该装置可对电网重要节点的电压(幅值、相角)以及发电机的功角进行实时同步测量,并将测量结果实时送往监测中心,实现全网运行状态的实时监测。     

动态条件下同步相量测量装置的数字滤波器及计算优化

随着广域测量系统对同步相量测量装置动态性能越来越严格的要求,数字滤波器在装置中的应用趋于复杂。为了提高精度,往往要采用多个滤波器互相配合完成计算。针对智能变电站的同步相量测量装置给出了详细的滤波器设计方案。有限冲激响应(FIR)滤波器级联离散傅里叶变换(DFT)会带来非常大的运算量,给嵌入式装置带来计算压力,为此推导出了FIR滤波器级联DFT后的滤波系数公式。利用该公式离线计算出滤波器级联后的滤波系数,能大幅减少计算量,解决滤波器级联带来的运算量大的问题。理论分析和实际测试表明,采用所述方案后,测量精度能够满足相关标准的要求,且大幅减轻了装置的计算负担。     

一种提高同步相量测量装置动态性能的新算法及其测试研究

近年来国内外对同步相量测量装置动态性能的要求成为这一领域的热点。分析了当前相量测量装置主要采用的基于频率偏移的DFT修正算法,发现该算法在系统频率偏离额定频率很小的静态条件下具有很高的精度;当系统发生如低频振荡、故障、失步等动态变化过程时,算法的精度不够。给出一种不仅能适应于电力系统静态条件也能适应于动态变化过程的相量测量的新算法,给出了算法的具体实现过程。最后介绍了最新制定的同步相量测量装置动态性能的测试规范项目及其测试方法。     

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。     

基于北斗的μPMU相角同步测量精度问题的研究

随着我国对配电网研究力度的加大及北斗导航系统组网成功,基于北斗的配电网研究课题成为主流.在研制的配电网微型同步相量测量单元(Micro?synchronous Phasor Measurement Unit,μPMU)与故障录波装置的基础上,考虑采用北斗作为时钟源,对北斗可能造成的相量误差进行分析与研究.从稳态和动态两...     

基于扩展卡尔曼滤波的同步相量测量数据计算

同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)对硬件滤波后采样得到的离散数据仍然存在一些随机噪声信号,会影响同步相量测量计算精度。因此,针对PMU信号采集系统提出了一种扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)方法实现对三相电压和电流正弦信号的实时状态估计,以提高动态相量信号的计算精度。首先,建立了考虑幅值和相位为时变情况的电力系统三相正弦信号的状态空间模型,然后给出了同步相量数据的动态EKF计算方法和步骤,最后,在MATLAB平台上进行仿真分析,验证了动态EKF滤波方法的有效性。     

利用卫星时间作基准的电力系统同步相量测量

本文首先对同步相量测量的思想进行阐述，然后给出一种新的同步相量测量方案，该方案将基于ＧＰＳ时间信息的时钟同步技术与离散付氏变换算法相结合，能在统一参考基准下实时测量电力系统各节点的电压电流相量。文章对该方案涉及到的算法、同步采样技术、硬件构成以及可行性等进行了详细描述。     

基于DFT的电力系统相量及功率测量新算法

随着全球定位系统(GPS)的全面民用化以及通信技术的发展，电力系统实时相量测量技术日益受到关注。传统的基于离散傅里叶变换(DFT)的频率跟踪算法对相角误差的考虑不全面，从而其频率、相角、幅值等计算结果也不够准确。文中对 DFT 在非同步采样情况下的误差产生机理进行了全面分析，给出了非同步采样情况下 DFT 相角计算结果的精确误差表达式，基于该相角误差公式，提出了一种新的基于 DFT 的电力系统相量测量算法。与传统算法相比，该算法具有精确度高、可以自适应地抑制谐波干扰、计算量不大等优点，并用算例验证了这些优点。此外，还给出了实用的利用传统 DFT 方法计算功率的误差估计公式。     

利用PMU测量节点间相角差进行孤岛故障诊断

电力系统的非计划孤岛运行严重影响电力系统运行的稳定性,对含分布式电源的配电网进行实时的孤岛检测,尽量缩短孤岛运行的时间具有重要意义。为了更快、更准确的进行孤岛检测,利用PMU(Phasor Measurement Unit)测得配电网系统侧与微电网接入端相角数据,通过判断计算得到的两节点处的相角差值是否超过设定阈值进行孤岛检测;通过改进PMU频率跟踪DFT(Discrete Fourier Transform)算法,提高了PMU测量数据的测量精度;利用Matlab仿真软件对非计划孤岛运行场景进行仿真分析,验证了文中所提出方法的有效性。     

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。     

考虑电力系统潮流直接可解的同步相量量测单元最优配置

基于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)的同步相量量测单元(Phasor Measurement Unit,PMU)是一种新型的量测装置,该装置可以直接量测节点电压相量.文章在电力系统潮流直接可解概念的基础上提出了采用遗传算法解决PMU的最优配置问题.数学模型(即评价函数)的构造是采用遗传算法的主要瓶颈,文章建立了PMU最优配置的数学模型,并以此模型为评价函数开发出相应的遗传算法.算例结果表明文章所建立的模型和采用的算法是有效的.     

同步相量测量装置的一种异地校核方法

提出利用对晶振信号进行整数分频并结合GPS同步时钟生成相量测量装置(PMU)异地同步校核中基准信号的方法。通过分析可知,只要晶振频率足够高,生成的基准信号就有足够高的精度,而且信号的参量具有良好的可调节性。该方法可有效解决PMU测量网络中异地同步校核和自校核问题。     

使潮流方程直接可解的PMU配置方案研究

基于全球卫星定位系统（ＧＰＳ）的同步相量测量单元（ＰＭＵ）的研究已有许多进展并开始应用。在电力系统中配置ＰＭＵ将使潮流计算的书籍条件发生变化。讨文提出了潮流方程直接可解的概念,并给出了相应的ＰＭＵ配置算法。文中算例说明了所提方法的有效性。     

基于相量测量与能量分析的在线失稳预警

在全网主要厂站设置相量测量单元,以及中调与各主要厂站间的高速通信可往返的环境下,运用实测、预测事故时轨线与能量分析相结合的方法可使在线暂态稳定分析实现超实时计算,以便有足够的“可用反应时间”用于失稳预警或就地控制。对于事故时轨线实时测量中的发电机相角预测算法,采用“当前”统计模型的自适应跟踪算法。运用基于稳定域边界的主导不稳定平衡点方法计算临界能量及稳定裕度,以便判别失稳与否。在经典模型下对简化的华东17机60节点进行仿真,系统仿真结果表明所提算法是可行的。     

全局暂态功角测量研究及动态模拟实验

针对实时决策系统全局实时监控的需要,以全球定位系统（GPS）相量测量技术为基础,构建了分散采集,集中控制的实时决策仿真系统硬件平台,提出了以实时测量系统中任意两台发电机的相对功角实现全局稳定控制的思想。各相量测量装置（PMU）将各自量测的相量值通过高速通信网络传送到服务器上,从而得到全网范围的实测相对功角。通过动态模拟实验验证了系统的实时性能,表明在局域网下的数据采集传输分析周期小于20ms,考虑到实际通信网络和长距离传输的影响,可以认为总体时间周期能够控制在30ms-50ms.     

北斗卫星导航系统与GPS互备授时的分布式相量测量单元

我国自主开发的北斗卫星导航系统为同步相量测量的时钟源提供了一种新的选择.文章从卫星信号覆盖范围、用户容限、授时脉冲的同步性能等方面分析了将北斗授时应用于我国电力系统广域同步相量测量的可行性.使用北斗和GPS授时的同步相量测量的对比试验结果验证了北斗授时的有效性.在此基础上还研制了北斗与GPS互备授时的分布式相量测量单元.     

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。     

提升PMU动态测量性能的若干方法

为了提高PMU装置在电力系统动态条件下的同步相量测量精度,研究了若干提升PMU装置动态测量性能的方法。采用IEEE C37.118标准中推荐的基于离散傅里叶变换(DFT)的同步相量计算模型,对基于DFT的相量测量算法进行了改进。分析了该改进方法在带外干扰、系统振荡、系统失步、短路或断线故障等动态条件下的特性。设计了等纹波滤波器对相量数据进行滤波处理,保证同步相量的测量精度,最后在PMU装置中实现并进行了测试验证。实验结果表明,通过上述方法的实施,PMU在动态条件下的测量精度得到了提高。