一种适用于配电网的同步相量测量改进算法

分布式能源接入电网使配电网的动态特性日趋复杂,配电网运行管理从被动式走向主动式,同步相量测量技术在配电网的应用成为一种趋势。对适用于输电网的常规同步相量算法在配电网中的应用进行分析,根据产生误差的原因,提出了一种利用三角函数多项式对误差曲线进行最小二乘法拟合的新算法。阐述算法具体的实现过程,在动态变化、谐波干扰的情况下对算法进行仿真验证。仿真结果表明算法在各种条件下测量精度得到了很大提升。     

适用于同步相量测量的DFT算法研究

讨论了用于同步相量测量的离散傅氏变换DFT(Discrete Fourier Transform)算法。传统DFT算法计算量大,不适于采样率高且测量量多的场合。给出了一种递归傅氏变换算法,可减少计算量,并由此算法而推出一种频率测量方法,可以灵敏、准确地反映系统频率变化。将该算法用于所开发的同步相量测量装置中,实验结果表明该算法正确,且能满足精度要求。     

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。     

一种适用于同步相量测量的新算法

在异步采样的情况下,离散傅里叶变换(DFT)由于频谱泄漏及栅栏效应,计算结果不够精确,不能满足同步相量测量精度的要求.对现有的同步采样及误差消除方法进行了分析,提出了一种新的相量测量算法.通过线性插值计算,得到采样序列两相邻过零点进行频率跟踪,由所测频率对采样序列进行同步修正得到满足同步采样的新序列,采用DFT进行相量估计.仿真结果表明:该算法具有高精度、计算量小等特点,能够满足同步相量测量对精度及实时性的要求.     

适用于新能源场站的同步测量方法与装置研制

现有测量装置无法实时同步监测新能源场站内部电气量,难以为新能源场站动态过程监测、惯量评估、频率控制等应用提供数据支撑。为此,提出了适用于新能源场站的同步测量算法,并研制了可安装于风机出口的新能源场站同步测量装置。针对现有相量测量算法测量频带窄,无法跟踪新能源场站次/超同步振荡等动态过程的问题,提出了基于复带通滤波器的宽频域基波相量测量算法,将基波测量频带拓宽至20～80 Hz;针对快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)的栅栏效应和频谱泄露问题,提出了基于FFT谱线插值拟合的宽频测量算法;基于上述算法,研制了适用于新能源场站的同步测量装置,并已将首批80余台装置安装于内蒙古乌兰察布吉红风光储4号电站的80余台风机。静动态测试和录波数据测试验证了所提算法和所研制装置的有效性。     

一种适用于同步相量测量的新算法

在异步采样的情况下,离散傅里叶变换(DFT)由于频谱泄漏及栅栏效应,计算结果不够精确,不能满足同步相量测量精度的要求。对现有的同步采样及误差消除方法进行了分析,提出了一种新的相量测量算法。通过线性插值计算,得到采样序列两相邻过零点进行频率跟踪,由所测频率对采样序列进行同步修正得到满足同步采样的新序列,采用DFT进行相量估计。仿真结果表明:该算法具有高精度、计算量小等特点,能够满足同步相量测量对精度及实时性的要求。     

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。     

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.     

配电网同步相量测量技术与应用综述

随着分布式清洁能源和柔性负荷渗透率不断提高,配电网的电力电子化趋势明显增强,动态过程也更加频繁、复杂,系统状态可观与协调控制愈加重要,亟需同步相量测量技术以提供高频、精确的数据支撑。首先综述了配电网同步相量测量技术的发展现状和应用情况,进而从装置功能及系统架构方面归纳了配电网同步相量测量技术的特点,并总结了近来我国在运行状态估计、故障诊断及精确定位以及源网荷协调控制等方面的典型应用,最后讨论了配电网同步相量测量标准化需求和技术发展趋势。     

一种计及衰减直流分量干扰的动态同步相量测量算法

动态同步相量测量在电力系统动态行为监测中发挥着重要作用.但是当电力系统发生故障时,故障电流中存在的衰减直流分量,会严重影响动态同步相量测量的准确性.对此,提出了一种动态同步相量测量新算法.具体实现上,将衰减直流分量近似表示成一个较低频率的动态余弦分量,再基于频域采样定理,构建含基波分量和动态余弦分量的故障电流信号模型,...     

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.     

提高配电网PMU测量精度的全景补偿方法

配电网线路长度通常较短,且受噪声及谐波影响严重,要实现配电网的监测、控制和状态估计,亟须研制配电网同步相量测量装置（D-PMU）。高精度的测量是配电网可观可控的基石,而交流采样环节是保证D-PMU测量性能的核心。基于交流采样环节的硬件误差来源分析,提出了误差渐进减小的工程全方位应用场景补偿方法（简称全景补偿方法）：①通过出厂标校,消除系统固定误差;②通过三次多项式拟合进行全量程补偿,被试装置达到应用需求精度;③通过二次多项式拟合进行温漂补偿,提升D-PMU现场运行精度。基于提出的全景补偿方法改进D-PMU,搭建了人工模拟环境,测试结果表明所提方法可有效提高D-PMU相量测量精度。     

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。     

智能变电站同步相量测量装置研制

同步相量测量装置因测量精度高、数据具有精确时标等特点已成为电网的重要监测设备,但目前在智能变电站中应用不多,还处于探索阶段。提出应用于智能变电站的同步相量测量装置,该装置采用嵌入式软硬件平台,在实现传统同步相量测量装置相量计算、故障录波、实时纪录分析、实时通信等功能的基础上,实现了符合 IEC 61850 标准的设备建模、采样值报文接收和解析、与站内监控及其他智能电子设备数据共享等功能。     

一种利用故障网络求解功率分布的方法

对于电网切除故障线路后的功率分布问题,现有的研究方法多数都是基于使故障线路切除后的网络潮流由发散变为收敛,恢复潮流解后才能得知故障后的功率分布情况。但这些方法都以恢复潮流解为前提,具有一定的滞后性,不适用于在线紧急控制。提出一种基于同步相量测量装置对线路故障中状态进行测量求取实时网络结构参数,再利用所得参数求解线路故障切除后功率分布的方法。此方法具有简捷、快速和准确的特点,并通过算例验证了其可行性。     

基于保护元件与PMU数据多源的广域后备保护算法

为了提高广域后备保护的准确性与容错性,提出了一种同时利用传统保护元件和相量测量单元(PMU)数据的广域后备保护算法。将实时获得的广域保护动作加权,得到综合判断值,然后采用高斯函数获得对应的故障概率。同时,根据统计数据,由正序电压幅值、线路两侧正序电流相角差,计算得到PMU数据对应的故障概率,再将两种故障概率加权综合。在理论上定量地分析了广域保护容错的极限位数。在IEEE 14节点系统上的多组案例实验结果表明,该算法对多个保护误动与拒动有较高的容错性,并且能够检测多重故障。     

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。     

使用PMU数据检测持续振荡的多延迟自相干方法

电力系统的振荡通常预示着稳定性问题并引起对系统稳定的疑虑.为了能够及时采取有效的补救措施,早期阶段的振荡检测非常重要.以前的文章提出了使用相量测量单元(phasor measurement unit, PMU)数据来检测持续振荡的自相干方法.通过引入多个时延来扩展自相干方法,以提高振荡检测精度.使用由简单模型和标准16 机68 节点模型生成的仿真数据来评估所提出的方法的性能.测试表明所提出的多延迟方法可以有效提高振荡检测的精度.     

配电网高精度同步相量测量技术方案与展望

随着分布式新能源渗透率不断提高,智能配电网电力电子化趋势明显,可观问题更加严重,亟须适用于智能配电网的同步相量测量装置（D-PMU）研究。文中在调研国内外研究现状的基础上,阐述了适用于智能配电网的同步相量测量面临的科学问题,分别从高噪声和强瞬变环境下的高精度同步相量测量方法、弱通信条件下的时间同步技术、微型同步相量测量装置信息安全技术、装置研制、测试技术与测试平台5个方面,提出了配电网高精度同步相量测量技术的研究思路与框架。同时,初步提出了D-PMU的框架结构、相量测量方法与校准方法。