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。     

新型配电网同步相量装置测试与实际电网应用

配电网同步相量测量装置是配电网同步测量系统的核心装置,为实现配电网动态监测与控制提供基础数据.而配电网环境中存在多种谐波、间谐波干扰成分和动态场景.因此,同步相量算法作为关键技术需要在复杂测量环境下兼顾测量精度和动态响应性能.本文基于所提出的新型配电网同步相量算法和新研制的新型配电网同步相量装置,搭建了高精度同步相量测...     

基于云边架构和小波神经网络的配电网故障诊断方法

电力物联网的建设促进了配电网故障诊断技术的发展。提出了基于云边架构和小波神经网络的配电网故障诊断方法,利用电力物联网的智能传感和通信技术,实现配电网故障诊断的同步数据量测及智能化信息分析。根据配电网同步相量测量单元(distributed phasor measurement unit,D-PMU)等装置对配电网故障进行分层处理,将经过小波变换的故障电流信号进行小波包变换分解得到故障特征向量,带入神经网络训练,输出诊断结果,实现快速收敛并减少了故障时间,提高了故障诊断精度。通过仿真算例验证,证明了所提方法的有效性。     

基于同步相量测量装置的配电网安全态势感知方法

配电网安全态势感知是全面动态分析配电侧网络安全运行状态及潜在隐患的关键技术。针对配电网安全态势感知的快速性和准确性需求,该文提出一种基于同步相量测量装置的配电网安全态势感知方法。首先,构建在同步相量测量装置优化布点前提下的配电网网络拓扑分层模型,快速捕获系统安全态势要素;其次,提出融合信息熵值的支持向量数据描述算法,实现配电网安全态势要素中异常信息的辨识和理解;然后,采用长短期记忆网络对正常运行和故障扰动下的配电网运行趋势进行预测,并提出零序电压、电压越限裕度、支路过载严重度和电压相位变化量等安全态势预警指标,感知系统实时态和未来态的安全风险。最后采用IEEE 33和PG&E69配电网验证所提方法的有效性。结果表明,该方法提高了配电网安全态势要素获取速度和精度,缩短了安全态势要素异常辨识时间,实现对配电网各节点的安全态势感知。     

多功能测控装置实现关键技术研究

研究了面向间隔的多功能二次装置整合技术,提出一种基于多总线协作处理技术的多CPU组态架构、功能可灵活部署的多功能测控装置实现关键技术解决方案,并对测控测量功能、电力系统同步相量测量(PMU)功能、电度计量、电能质量以及故障录波功能的主要技术要求及特点进行归纳总结,为多功能二次设备功能集成融合提供了软硬件平台支撑。     

一种配电网高精度快响应同步相量算法及其实现

随着分布式电源、电动汽车等大规模接入,配电网亟需新的动态量测手段。然而,输电网同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)技术因其精度不足、动态性能欠佳难以直接用于配电网。目前国内外开展的配电网PMU研究工作也尚处于起步阶段,难以满足应用需求。面向配电网同步相量量测需求,提出了一种基于频率在线分析和自适应滤波器的高精度、快响应的多通道综合同步相量算法。基于考虑多带外干扰的稳态和动态信号模型,设计了2种不同阶的自适应FIR滤波器,并分析了它们在不同场景下的适应性边界。提出多通道在线协调算法框架,以实现算法整体协调优化。基于片上系统硬件平台进行算法实现,并在搭建的高精度同步相量测试系统中开展多场景性能验证,为测量装置在实际系统示范应用奠定了基础。     

基于多级自校验和多重切换的自适应相量算法

配电网同步相量测量装置可以大幅提升配电网的可测、可观、可控水平,可以解决大规模分布式电源和柔性负荷接入后现代配电网所面临的巨大挑战,促进配电网转型升级。本文提出了基于多级自校验和多重切换的自适应相量算法。在多级校验方面,提出了基于多级自校验识别稳态、动态和暂态3种模式,并设计了适应3种状态的算法。在多重切换方面,提出了通过校验算法、传感器类型、采样率、窗函数类型、数据窗长度和相量算法的多重自切换,以满足同步相量测量装置性能的要求。为进一步验证本文所提算法的优越性能,在仿真软件上进行了仿真测试分析,结果表明所提算法能满足实际应用要求。     

多功能宽频测量装置的设计与实现

针对电力电子化电网电气量的宽频特征,设计了多功能宽频测量装置。基于高速同步采样优化,该装置集成宽频振荡检测、同步相量测量和宽频（间）谐波测量等功能。该装置综合运用暂态量、相量、有效值等算法模型,可提高对于不同信号结构宽频电气量的监测能力,兼顾平稳和非平稳工况,实现0~2 500 Hz范围内工频、非工频分量和振荡功率的全面检测,为宽频电气量的产生机理、传播路径、分析控制等研究提供针对性的数据。文中实现的多功能宽频测量装置已通过测试并试点应用。     

考虑混合量测的配电网二次约束二次估计方法

为适应同步相量测量技术的应用对配电网产生的影响,提出一种基于二次约束二次估计的配电网状态估计方法。基于配电网节点注入方程以及相量量测的特性,考虑数据采集与监控(supervisorycontrolanddataacquisition,SCADA)系统和同步相量测量单元(phasormeasurement unit,PMU)装置量测数据的融合,通过引入中间变量和二次等式约束,提出直角坐标系下二次形式的混合量测方程,建立了二次约束二次估计模型,并采用合适的优化算法求解,提高了计算精度和计算效率,并具有良好的抗差性。IEEE-123节点算例的分析验证了所提方法的有效性和实用性。     

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。     

智能配电网自愈控制技术发展与展望

大规模分布式电源、柔性负荷、用户互动负荷等接入占比不断增加,配电网运行方式日趋复杂多变,分布式电源出力的随机性、波动性以及电动汽车等多元化负荷时空不确定性,为智能配电网实现自愈控制带来新挑战。微型同步相量测量技术在配电网中的应用,增强了其可观测性和精准数据支撑能力。文章基于国内外研究现状,分析了智能配电网自愈控制实际需求,明确了基于同步相量量测的快速感知、精准协调控制等新支撑技术与实现方法,设计了新技术支撑下智能配电网自愈控制架构,再结合大数据、云计算、物联网、移动互联以及人工智能等先进技术的应用,能够实现多类型、弱特征故障的准确检测和精确定位,挖掘分布式电源可调控潜力及供电支撑作用,提升智能配电网安全可靠和经济高效运行水平。     

配电网微型PMU与故障录波装置研究与开发

针对低电压等级配电网设计开发了一种配电网微型相量测量单元(PMU)与故障录波装置。该装置具有同步相量测量、综合数据采集、设备授时以及故障录波等多个功能。装置充分考虑了硬件成本和安装难度,在满足数据准确度的前提下显著降低成本。装置采用虚拟过零相量测量算法实时测量电压相量;在故障录波中,提出了电气量偏移率与波形曲率相结合的启动判据。给出了相应的硬件设计方案。测试结果表明,该装置测得的数据准确,故障识别速度快,能满足配电网络分析的基本要求。     

含微型同步相量测量的智能配电网信息集成方法

随着分布式电源、柔性负荷、电动汽车的大量接入,配电网呈现出潮流双向化、源荷智能化、网络电力电子化等新特征,为提高智能配电网的可观测性,微型同步相量测量装置等新技术产品得到逐步推广和使用,为智能配电网状态监测和运行控制提供了新方法和新手段.针对大规模分布式电源、柔性负荷、电动汽车接入智能配电网实际情况以及微型同步相量测量...     

基于广域量测信息的配电网协调控制技术展望

分布式电源等电力电子设备的大规模接入,对配电网控制灵活性以及控制时间尺度提出了新的需求。配电网同步相量测量装置（D-PMU）的配备将为配电网在线监测及实时控制打开新的局面。对于D-PMU数据融入配电网量测系统后形成的新调控框架、新调控手段,提炼总结了基于广域量测信息的配电网源-网-荷协调控制技术中亟待研究的内容,包括多源数据融合背景下的分布式电源功率预测与柔性负荷建模、解决新能源功率波动与配电网电压安全问题的配电网源-网-荷快速协调控制、利用D-PMU数据快速同步特点实现的孤岛平滑切换与稳定控制等。针对上述内容,构思了相应的技术路线,对关键技术难点进行了展望,并介绍了部分技术在示范工程的应用情况。     

同步相量测量技术在配电网中的应用

随着智能电网建设的不断深入,配电网的智能化升级改造也步入正轨。同步相量测量技术不仅适用于输电系统,在实现配电网智能化方面也能发挥积极作用。基于美国FNET系统和国内WAMS Light系统,给出国内外配电网同步相量测量系统概念;从状态估计、故障定位、谐波估计、孤岛检测角度,介绍同步相量测量技术在配电网诊断方面的应用,并从微电网协调、电能质量控制、控制与保护角度论及它在配电网保护方面的应用。最终,针对配电网同步相量测量技术发展所遇问题,试着提出明确的解决思路。     

PMU在配电网的应用综述

同步相量测量单元(PMU)以全球定位系统(GPS)提供的精确时间为基准,可对电力系统进行实时数据采集,实现各个节点的同步测量。随着配电网的发展,同步相量测量单元(PMU)在配电网的应用前景也得到了越来越大的重视。从诊断应用、控制应用和其他应用三个方面分别介绍了PMU在配电网的应用。     

基于同步相量测量装置的主动配电网LTE通信安全研究

针对传统主动配电网LTE通信安全研究方法忽略了统计通信信号频率,导致研究结果存在精准度较低,配电网通信安全度不够理想的问题,提出基于同步相量测量装置的主动配电网LTE通信安全研究。利用GPS系统秒脉冲作为同步时钟测量单元,以同步相量测量为基本原理,标记测量的CPU,并统计当前交流信号频率。在PMU电源管理单元中,采用128位的加密算法,通过加解密流程,实现主动配电网LTE安全通信研究。实验结果表明,所提方法的精准度更高、安全性更好,能够为保障通信安全提供可靠依据。     

高性能同步相量测量装置的研制与应用

利用同步时钟授时实现异地相量同步测量,研制一种双CPU结构的高性能同步相量测量装置。介绍了基于双CPU结构的同步相量测量装置的软硬件设计方案。针对硬件设计,介绍了数据采集单元、同步时钟单元、高速通信网络单元的设计;针对软件设计,采用嵌入式实时操作系统uC/OSⅡ开发软件,重点阐述软件的移植和任务的划分,uC/OSⅡ的引入使同步相量测量装置的开发和维护变得简单。通过高速以太网实现异地SPMU的互联,构建全网动态稳定监视与控制系统。     

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。     

高性能同步相量测量装置的研制与应用

利用同步时钟授时实现异地相量同步测量,研制一种双CPU结构的高性能同步相量测量装置.介绍了基于双CPU结构的同步相量测量装置的软硬件设计方案.针对硬件设计,介绍了数据采集单元、同步时钟单元、高速通信网络单元的设计;针对软件设计,采用嵌入式实时操作系统uC/OSⅡ开发软件,重点阐述软件的移植和任务的划分,uC/OSⅡ的引入使同步相量测量装置的开发和维护变得简单.通过高速以太网实现异地SPMU的互联,构建全网动态稳定监视与控制系统.