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%。     

高性能同步相量测量装置守时钟研制

同步相量测量装置（PMU）可靠工作的关键是作为同步采样脉冲源的全球定位系统（GPS）的秒脉冲的可靠性。针对由于气候、故障及其他因素可能造成秒脉冲失效的情况，采用数字锁相环技术，利用复杂可编程逻辑器件（CPLD）及高精度晶振，研制了一种高性能的PMU守时钟。GPS信号正常时，守时钟跟踪输入的秒脉冲；秒脉冲失效时，守时钟则提供一定误差范围内与秒脉冲同步的替代信号。文中分析了其性能，通过仿真和实验进行了验证。     

基于泰勒展开模型的同步相量估计新算法

经典的离散傅里叶变换（DFT）算法在静态条件下具有较好的相量估计性能，但在动态条件下其估计精度往往达不到实际应用要求。文中分析了DFT算法在动态条件下产生估计误差的原因，在此基础上利用一阶泰勒模型对DFT算法进行修正，设计了满足动态要求的同步相量估计新算法。该算法利用一阶泰勒展开式对动态电力信号进行建模，然后引入相邻数据窗之间的相量变化率来表征相量一阶导数，通过相量一阶导数修正DFT算法的估计结果;最后将得到的中心时刻相量估计值相移到报告时刻，从而实现准确的相量估计。仿真分析及对实际采样数据的分析表明，该算法在频率偏移、低频振荡等动态情况下均优于DFT算法，具有一定的应用潜力。     

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、     

高坝洲电厂同步相量测量装置的故障及处理

针对高坝洲水力发电厂同步相量测装置的配置、功能,分析自投运以来其PMU与WAMS主站通讯出现过的异常情况、存在的问题及处理措施,通过优化电厂PCS-996装置2台集中器的运行模式,更新CFG2配置文件,完成系统软件升级,使电厂PMU装置运行稳定,能较好地满足了上级调度工作要求.     

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。     

同步相量测量装置在丹江口水力发电厂的应用

丹江口水力发电厂CSS - 200/1系列分布式同步相量测量装置是CSS - 200电网动态安全监测系统的子站测量单元.介绍了该厂同步相量装置的组成及在实际工作中的应用.     

隔河岩电厂同步相量测量装置PMU改造

根据隔河岩水电厂同步相量测量装置(PMU)改造的相关背景及设计思路,以及PMU改造后的系统结构、基本功能及计算方法,分析了其存在的优点及不足。新PMU系统的投运,规范了发电机组及其控制系统的监测,在促进电网运行动态监视与提高电力系统运行可观测性方面发挥了重要作用。     

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。     

一种基于改进锁相环的谐波分析逻辑电路

改进锁相环（EPLL）相比传统锁相方法具有快速、稳定的优点。基于EPLL输出的同步倍频信号可以将异步采样数据同步化，再通过基于准同步采样数据的快速傅里叶变换，最终可以在快速实现信号跟踪的基础上获得精确的谐波分析结果。文中完成了这种基于EPLL的谐波分析逻辑电路设计，并在FPGA器件中得到了实现和验证。此外，还研究了非等间隔采样、异步采样数据同步化以及定点数运算对该谐波测量方法精确度的影响。所设计的逻辑电路已经应用于一款具有谐波分析功能的电能计量芯片的开发中。     

电力系统广域动态监测中的功角直接测量技术

功角是表征发电机运行状态和电力系统稳定性的重要参量。介绍了一种发电机功角的直接测量方法，它使用高精度全球定位系统（GPS）时钟信号和转子位置传感装置对异地发电机的功角进行实时同步测量。由于采用了多种硬件和软件误差处理技术以及转子位置自动初始化技术，使该方法具有较高的精度和实用性。动模试验和现场运行结果表明了该方法的可行性和有效性。该方法已被集成到相量测量单元（PMU）中，可以为广域电网同步状态监测系统提供完整的电网相量和发电机功角信息。     

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。     

大型电力系统失步解列装置的协调方案

电力系统稳定破坏的事故国内外时有发生，电网失步时解列失步断面或快速切除送端电厂的部分发电机组是最基本的控制措施。文中介绍了目前国内高压电网解列装置使用的3种失步判据，介绍了不同装置之间的配合方法，指出这些配合方法适用于结构比较简单的系统，而对于复杂的互联电力系统，往往难以达到快速、准确解列的要求。分析了南方电网4个失步断面的具体情况，指出对于比较复杂的某些断面有关解列装置应借助远方通信进行协调配合，以实现快速、有选择的解列控制。另外，对于利用同步相量测量装置（PMU）实现电力系统的解列控制的条件提出了看法，以期今后在这一方面能得到实际应用。     

基于傅里叶变换的精确频率测量算法

传统的傅里叶频率测量算法，通过傅里叶算法求出相邻2个周期的相位，采用相位差对采样频率进行修正和迭代，计算量大而精度差。文中根据严格推导得到傅里叶算法计算值的准确数学形式，通过对相位差的三角函数进行分解展开，代入傅里叶算法计算值，即可在不需要计算相位的情况下得到相邻2个周期相位差的准确值，从而得到真实的信号频率。仿真分析结果表明，该算法精度高，计算量小，实现简单，完全适合于微机保护测控类装置的实际应用。     

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。     

一次系统事故的同步相量测量结果分析

基于GPS技术的相量测量技术已广泛应用于电力系统的事件记录和分析，文中分析了在 黑龙江省东部电网区 域稳定控制系统中装设的相量测量装置在一次系统事故下记 录的3个不同地点的动态数据，包括不同地点之 间的相位差变化过程和频率动态过程，并讨论了相位测量的精度。结论是所测相位的最大误差与信号频率 有关，频率越接近其额定值，最大误差就越小。     

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。