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。     

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、     

便携式同步相量测量装置现场测试仪

介绍了一种实用的相量测量装置（PMU）的现场校核方法。采用比对测量和模拟发电机信号输出的方法，使新研制的便携式PMU现场测试仪能对现场的PMU进行校核。现场试验表明，该方法可较方便地对跨空间分布的PMU进行客观的性能评价，并可对PMU进行异地校核。     

同步相量测量系统及其在长洲水电厂中的应用

文章介绍了同步相量测量系统(PMU)原理及应用领域,并详细介绍了长洲水电厂同步相量测量子站系统的配置方案和功能。     

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。     

相角测量装置的同步测量精度问题

对基于全球定位系统（GPS）、锁相环（PLL）的相角测量装置（PMU）主要误差因素进行了分析与仿真研究，结果表明：幅值误差远小于角度误差；异地同步方法误差远小于同步测量环节本身的误差，后者主要由PMU的频率跟踪与测量、信号滤波延迟以及数值算法等环节引起；指出以PLL器件锁相跟踪被测信号基频时，在频率快速变化的情况下可能隐含的问题。最后得出：在保证频率跟踪测量精度的前提下，PMU的相角测量精度可以达到1°。     

基于同步相量测量的电压稳定评估算法

提出一种基于同步相量测量的电压稳定评估算法。算法中只需要利用局部同步相量测量，即被监测负荷节点的同步电压相量，及由与其相连接的同步电压相量所得到的等价电压相量，建立一等价两节点系统。最后，以被监测负荷节点的同步电压相量在等价电压相量的投影与等价电压相量幅值的一半之差，作为计算电压稳定与否的指标。将这个算法应用于一个5节点系统中，仿真结果验证了算法的正确性及合理性。     

基于PMU的分布式电力系统动态状态估计新算法

随着电力系统的发展，区域电网互联，形成更大的系统。各区域电网相对独立，且有各自相对独立的调度中心。为适应这种分区管理模式，状态估计应采用分布式并行算法。在动态估计扩展Kalman滤波算法的基础上，结合搭接式分布并行算法，提出了一种基于相量测量单元（PMU）的分布式电力系统动态状态估计新算法。该算法利用少量PMU测点，真正实现各子系统的并行计算，避免了原算法进行串行等待的过程。并结合量测数据预处理、对雅可比矩阵加权等方法，加快了计算速度，提高了数值精度和稳定性。最后给出了IEEE 14节点的仿真结果，验证了该算法的有效性及优越性。     

一种基于离散傅里叶变换的频率测量算法

对一种基于离散傅里叶变换（DFT）的频率测量算法进行了分析，该算法认为信号的频率偏移量在邻近的2个周期保持不变，因此在信号频率变化较快时频率计算误差较大。针对此问题，提出了一种改进算法。在计算频率偏移量时，除原方法外，还考虑了频率变化率带来的相邻周期相角差的影响。给出了2种方法以获得该算法所需要的信号频率变化率:一种是利用前次计算所得到的频率变化率，另一种是利用相对固定的频率变化率。仿真计算结果表明，改进后的算法具有较好的频率及频率变化率测量精度。     

一种用于谐波测量的全数字同步采样算法

提出了一种用于高精度谐波测量的全数字同步采样算法，其原理是根据电网的基波频率动态地调整过采样模数转换器（ADC）中抽取电路的抽取率，使得抽取后的系统采样频率可以跟随基波频率的变化而变化。与传统的模拟锁相环（PLL）和软件同步采样算法相比，该算法完全由数字电路实现，更加节省硬件面积，适合于数模混合系统的应用开发。文中给出了一个包含delta-sigma ADC、频率测量模块、抽取率控制单元和64点快速傅里叶变换（FFT）计算引擎的、用于实际混合系统芯片设计的Simulink仿真模型。对于采样频率是1.638 4 MHz、带宽是1.6 kHz（可计量31次谐波）的谐波测量系统，在电网频率波动±5%的条件下，同步采样后基波和谐波有效值误差分别小于0.001%和0.02%。     

基于泰勒展式的混合阶次流形方法

对于流形方法,其高阶位移场函数的构造大多是采用完全多项式函数,但这种处理使得升阶后的各个广义自由度完全丧失物理意义。为避免出现上述问题,采用泰勒展开法,将覆盖位移函数看作是某点的泰勒展开。基于此泰勒展式,建立了位移函数与节点位移、应变和转角之间的函数关系,使得升阶后的各个广义自由度都具有明确的物理意义。选取矩形格子作为数学网格,减少了物理片的生成,使前后处理变得更简单;在结构求解区域使用混合阶次的覆盖位移场函数来提高解题效率,能实现解析解与数值解的完美结合;采用改进的罚函数与广义节点法相结合的方式来处理边界条件,严格符合边界条件的物理意义;最后结合数值算例验证了该方法的高效性,与此同时数值解精度也得到了极大提高。     

基于同步相量的电力实时动态监测装置

介绍一种基于同步相量的电力实时动态监测装置,采用全嵌入式设计,全面提高了系统的可靠性和抗干扰能力;利用高精度测距技术很好地适应线路参数变化带来的测距误差。该装置集同步相量测量、故障录波、实时监测和连续记录为一体,既可作为电力系统动态安全稳定分析的依据,也可为超长时间、大范围和发展性的事故分析提供可靠的数据源。     

基于高阶累积量Burg自适应算法的间谐波估计

Burg算法适合处理间谐波信号，但是在有噪声的环境下，会产生错误的谱估计结果。采用一种基于高阶累积量的Burg自适应算法估计间谐波信号，该方法不受高斯噪声的影响。首先，利用高阶累积量对高斯噪声不敏感的特性，改进Burg算法的预测误差标准。其次，为了降低引入高阶累积量而增加的计算量，反射系数的求取采用递推形式。最后，利用谐波信号的4阶累积量对角切片求取各成分的幅值。仿真结果表明，所提出的算法明显改进了Burg算法的谱估计性能，能够在噪声环境下获得准确的间谐波参数估计。     

Genetic Algorithm Based Parameter Estimation of Nash Model

Unit hydrograph method is usually used to resolve surface runoff concentration process. Empirical unit hydrograph is sometimes jagged and not smooth because of estimation errors. Owing to the randomicity of correction method, there is some localization in its application. The application of instantaneous unit hydrograph is relatively wider. Generally, moment method is used to estimate the parameters of instantaneous unit hydrograph. However, the error is obvious between the observed flood process and the predicted flood process with moment method, especially near the flood peak. The genetic algorithm toolbox of matlab software is used to optimize the parameters of instantaneous unit hydrograph. The statistical function gamcdf(x, α, β) in matlab toolbox is used to calculate S(t) curve, which can avoid the errors caused by approximate formula method. The case study indicates that the weighted sum of absolute error applying the method in this paper is 25, the result applying moment method is 63, and the result of approximate formula method is 49. The results show that the method in this paper is more effectual than the other two methods.     

基于核密度估计的AM-MCMC算法在径流模拟中的应用

无资料或资料稀缺地区的径流概率模拟, 是目前水文研究难点问题之一。 基于此, 利用Kernal核密度估计法估算出流量的月径流概率密度函数, 采用基于自适应采样算法(Adaptive Metropolis algorithm, AM)的马尔可夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)模拟方法求解, 最后给出月径流量的模拟预测。 实例表明基于Kernel核密度估计的AM-MCMC算法模型计算结果精度较高, 有良好的应用价值, 可在资料较少地区推广使用。     

基于遗传算法的混合Copula函数的时段洪量估计

淮河流域下游入江水道,每年雨水充足,容易引发洪水,对人民生命及财产安全造成威胁,因此对洪水特征变量——洪峰流量与整个洪水过程洪量的估计以及防洪工程的建设提出更高的要求。利用混合Copula函数将洪峰流量与时段洪量进行联合分析,利用基于遗传算法的优化适线法计算出淮河下游入江口的中渡水文站洪峰流量与时段洪量离差平方和最小时的Frank Copula、Clayton Copula、Gumbel Hougaard Copula的函数组合,在此基础上根据洪峰值利用边缘分布与联合分布之间的关系推求出时段洪量,为防洪工程设计提供参考。对中渡水文站实测数据的分析结果表明:采用混合Copula函数比采用单一Copula函数更精确,并且混合Copula函数具有灵活性,能够较好地拟合两变量的相关关系。     

基于改进的布谷鸟算法的南湾水库增效扩容改造研究

南湾水库电站长时间运行以来,设备老化问题相当突出,发电效率低下,水能利用率同样很低.为了提高水能资源的利用率,对南湾电站进行增效扩容改造是势在必行的.为此,应用布谷鸟搜索算法对南湾水库进行增效扩容改造的水能复核计算,并与传统的动态规划算法进行比较,计算表明,布谷鸟搜索算法结果可靠合理且计算效率高,可为水库调度提供新思路...     

EMS中基于量测置换的对地电容参数估计方法

线路的对地电容参数错误将影响能量管理系统（EMS）中电压无功优化软件的分析决策。介绍了一种近似的电容参数估计算法，详细分析了该方法的适用条件。在此基础上，提出了一种新的基于量测置换的线路电容参数估计方法。该估计方法同时考虑了线路对电网的交换无功和线路本身的损耗无功。估计效果不受电容参数错误的影响，并能够同时容忍一定的线路阻抗参数错误。对该算法进行了测试，结果表明该方法具有良好的应用前景。     

基于ICP算法的桥梁变形研究

针对桥梁表面变形特征,提出采用ICP算法配准两期桥梁表面点云数据,并利用获得的配准残差量提取桥梁表面局部变形的方法。通过优化距离阈值函数中比例因子k确定距离阈值,作为识别桥梁表面变形量的指标。实验结果表明,当比例因子k取1.5时,距离阈值取值合理,采用ICP算法提取两期桥梁表面相对变形量是较为准确和有效的。     

基于插值重采样的信号FFT分析方法研究

针对实际信号做频谱分析时通常不能满足经典FFT算法的待分析信号长度应为2的整数幂的约束条件,通常采用的增加信号采样时间或对信号补零的方法,会造成采样负荷加重或频率泄露。针对与此,提出了基于信号插值重采样的改进FFT分析算法,并与常用FFT算法进行了对比。经仿真结果验证,改进的算法能较好地在不增加信号采样负荷的前提下,精确捕获信号真实频率特性。并将改进的FFT算法应用于实际水电机组振动信号分析,频谱分析与现场真实情况相符,证明基于插值重采样的FFT算法的有效实用性。