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。     

配电网μPMU相量和频率动态测量算法的研究

同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)的精度决定着电力系统动态安全监控的性能.然而,在频率偏移和瞬态事件的测量中,传统的离散傅里叶变换法由于受静态相量模型的限制,导致计算结果偏差较大.在动态模型的基础上提出一种相量和频率测量的泰勒加权最小二乘算法(Taylor Weighted Le...     

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。     

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。     

智能变电站IEEE 1588同步偏差对同步相量量测的影响

IEEE 1588协议所提供的高精度的网络同步方式,在智能变电站网络化通信中具有重要的应用价值。基于抗网络流量能力、时间戳精度和可靠性分析了更适用于智能变电站的IEEE 1588时钟模式。基于过程层网络报文的特征和实际工况,分析了交换机风暴过滤功能及其不足对IEEE 1588同步性能的影响。搭建了智能变电站过程层三网合一硬件时钟性能测试平台,测试了虚拟局域网(VLAN)正常或失效时IEEE 1588同步受背景流量的影响。通过仿真分析了交换机风暴下同步偏差对相量测量单元(PMU)量测误差的影响。     

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。     

电网厂站侧PMU精度量测方法与保障措施研究

从安徽厂站端PMU的信号接入要求出发,阐述了厂站PMU的测试原理、测试方法、测试流程及测试中需要注意的事项。     

基于混合量测的电力系统状态估计混合算法

研究了相量量测装置(PMU)相量量测和监控与数据采集(SCADA)量测混合使用时的数据匹配问题,提出了利用状态量转换预测得到预报系统状态和预报节点注入电流向量的方法。在此基础上,提出了应用PMU实时相量量测和预报节点注入电流向量的线性静态状态估计算法,以及应用PMU实时相量量测和预报系统状态的线性动态状态估计算法。文中将这2种算法与传统状态估计算法相结合,组成了状态估计混合算法,保证了状态估计的计算精度。该混合算法有效减少了状态估计的计算时间,对PMU的量测配置也没有严格的要求,具有很好的通用性。最后采用IEEE30节点系统对该方法进行了验证。     

一种用于频率偏移时有效值计算的修正方法

在中低电压等级的线路测控保护一体化装置中,可以较容易地实现手动同期功能,但两侧频率相差较大时,采用相同时间间隔采样会对模拟量有效值的计算带来很大误差。文中分析了频率偏离额定值较大时,利用傅里叶算法计算有效值的误差,提出了一种修正幅值的实用方法。通过理论分析和数字仿真表明该修正方法使有效值的计算精度大大提高,而且计算量增加不大,有很好的实用价值。     

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。     

基于PMU数据和时间序列模型的发电机参数识别

电力系统动态仿真的精度往往由同步发电机等元件模型及参数的精度所决定。在对同步发电机模型进行时间序列分析的基础上,提出了一套依靠同步相量测量单元对惯性时间常数、发电机转速调节常数以及涡轮调速器的时间常数等发电机动态参数进行识别的方法。该方法首先将发电机的经典模型和摇摆方程统一转换为一个时间序列模型,并利用线形参数辨识方法对此时间序列模型的参数予以辨识;最后通过求解发电机模型参数与时间序列模型参数的等式关系得到发电机的模型参数。对不同功率变化波形进行了仿真试验,按照本文方法计算得出的发电机参数与实际参数一致,验证了本文提出方法的有效性。     

基于PMU的状态估计的研究

传统的状态估计是基于单相纯正弦模型的,但实际电力系统的三相并不是完全对称,这就导致了传统的状态估计存在着固有的误差。随着基于GPS同步相量测量单元(PMU)的应用和计算机技术的发展,该文提出了一种以PMU为基础的三相状态估计和谐波状态估计算法以消除这种固有误差。利用PMU的电压幅值测量值和相角测量值与SCADA原有的测量值构成的混和量测系统一起用于状态估计,从而提高网络的可观测性及状态估计的精度,来弥补传统状态估计的不足。所以这种算法可根本解决系统三相不平衡和状态向量非纯正弦带来的误差问题。最后讨论了对该算法的评估方法。     

考虑PMU量测信息的配电网运行状态分析方法

同步相量量测单元PMU(phasor measurement unit)在配电网中的推广使用有效提升了电网系统的可观性。首先提出了一种考虑PMU信息的配电网运行状态分析方法,该方法在数据采集与监控SCADA(supervisory control and data acquisition)系统数据更新时,将SCADA和PMU等不同量测时间尺度的混合数据进行状态估计;之后通过PMU数据进行状态估计更新,直至新的SCADA数据到来,开始新的混合数据状态估计。目标函数由估计值与量测值之间残差指数的加权和组成,降低了不良数据对估计结果的影响,并通过抗残差加权减少由于量测坏数据引起的运行状态波动。最后通过IEEE 123节点的算例分析,验证了所提方法具有较好的运行状态分析效果和有较高的时效性。     

基于相量测量单元的输电线路温度跟踪估计

载流导体电阻与温度变化之间有明确的物理解析规律,基于这一规律,借助相量测量单元(PMU)量测的信息,首先建立了遵循线性最小二乘估计电阻并间接跟踪输电线路温度的模型;继而推导了PMU直接量测信息误差分布经过转换后间接量测的误差散布规律与概率表达;最后在量测误差存在相关性的条件下,分析了目标函数值的分布概率,指出传统的不良数据识别手段依然有效.由此,建立输电线路温度的跟踪估计,实现输电线路动态热定值(DTR)的软实现思想,从而为输电线路潜在能力挖掘提供简捷手段,具有良好的应用前景.     

基于DFT的高精度相量测量的新算法

在传统的离散傅里叶算法的基础上提出了一种新的相量测量算法.首先,对纯基波信号,该算法利用2个数据窗的DFT变换数据推导出了一个关于频率偏移的方程,解此方程后可以求出基波信号的频率、幅值及相位的精确解,在推导过程中无任何近似误差,有效减小计算量的同时提高了测量的精确性;接着,为了提高谐波情况下测量的精度,利用采样起点间隔半个信号周期的DFT变换数据进行谱泄漏抵消;然后用前面的方法进行相量测量,通过跟踪采样频率,进而再次测量;最后,分别对存在谐波和噪声的情况进行了仿真.结果表明,该算法在各种情况下具有测量精度高的优点.     

数字化变电站对时方法的研究

针对数字化变电站的结构特点,分析了其同步对时的要求以及存在的问题,提出了一种适用于数字化变电站的同步对时方案。该方案依据过程层设备、间隔层设备、变电站层设备的对时特点,分别采用了不同的具体对时方式,以满足各层设备的不同对时要求。在此基础上,提出了间隔层与过程层实现数据同步的方法。对时方案结构清晰,逻辑简单,便于在各智能电子设备中实现,可以有效实现数字化变电站的全站信息同步。