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。     

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。     

基于改进递归小波的电力系统频率测量

信号复小波变换的相位谱包含了信号变化的丰富信息,利用电压信号的复小波变换相位信息检测电力系统频率,具有不受电压信号畸变影响、抗噪声能力强、精度高等特点.通过电压信号在特定尺度的改进递归小波变换(IRWT)系数的相位变化周期,可得到电压信号的频率.对理想信号和畸变信号的仿真计算结果验证了该算法具有精度高、速度快、鲁棒性强等特点,市电电压的频率实测结果表明该方法可用于实际电力系统频率的测量.     

Windows环境下相量测量系统性能分析

分析了电力系统实时监控系统对同步相量测量装置(PMU)在实时性、可靠性和精确性3个方面的要求,并以一套典型硬件平台为例,讨论了基于Windows系统的PMU的性能特点以及在实时性方面的不足,给出了描述PMU实时性的重要指标——发送延时。在相量计算中采用了递归离散傅里叶(DFT)算法,大大减小了计算量,提高了系统的实时性;分析了Windows系统下消息机制的根本缺陷,提出分别利用虚拟设备驱动(VxD)和多线程技术实现中断和查询2种软件运行机制的方法,并应用于PMU的原始数据处理与数据传输中。测试结果表明,该方法可以有效改进Windows环境下监测系统的实时性,能够满足系统实时运行的要求。     

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...     

基于高精度测频的修正DFT相量及功率测量算法

为了提高频率偏移时电力系统相量及功率测量精度,提出了一种基于改进扩展卡尔曼滤波(IEKF)频率测量的修正离散傅里叶变换(DFT)相量及功率测量算法。分析了频率发生偏移时非同步采样下DFT的测量误差,建立了相角、幅值与频率偏移量和初相角之间的函数关系式。由IEKF得到频率偏移量,然后对DFT计算结果进行修正即可得到输入信号的真实相量和功率。仿真结果表明:该算法相比较于传统自适应DFT算法能有效消除或减弱谐波、噪声以及频率偏移对相量同步测量的影响,提高了相量及功率测量精度。     

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。     

基于频域动态模型的间谐波相量测量方法

由于大量电力电子设备的存在,电网中可能存在不同频率的间谐波,并对设备安全构成直接的影响。为提高间谐波测量的准确度,提出基于频域动态模型的间谐波相量测量方法。该方法运用泰勒级数表述频偏特性,对间谐波进行建模,再采用补零运算对信号进行傅里叶变换,并利用幅值最大值及其相邻的若干个估计值联合来对间谐波相量估计值进行修正。分别应用间谐波理想信号以及加入不同谐波和噪声的信号来检验算法的性能。仿真结果表明:与传统傅里叶算法相比,该算法能在动态条件下,消除或减小频率偏移所引起的测量误差,并大幅减少了系统动态特性所引起测量结果的波动。     

基于泰勒级数和离散傅里叶变换的综合自适应相量算法

针对传统相量算法在动态过程中难以同时满足精度和速度要求的问题,提出一种基于泰勒级数和离散傅里叶变换(DFT)的综合自适应相量算法。该算法对稳态和动态情况,分别设计了时域算法和频域算法两种计算模式,并通过反推校验实现二者间的自适应切换。具体地,时域算法利用两相邻数据窗进行DFT分析,并根据特定精度要求进行简化,以此计算频率和相量;频域算法对电力信号模型进行泰勒级数展开,并通过一个数据窗的基波和各谐波含量计算相量、频率和频率变化率。仿真分析和实验测试结果均表明,在稳态和动态情况下所述算法的量测精度和响应性能均优于传统算法及相应的商用同步相量测量装置,满足实际应用要求。     

一种基于DFT与软件跟踪的相量测量新方法

通过对当前电力系统中常见的测频方法的分析,指出了这些方法在某些方面的不足。在傅里叶测频算法的基础上提出了一种利用软件来实现跟踪频率的算法,此方法不改变采样率而通过调整数据窗的大小来实现频率跟踪,并通过测得频率修正电力信号的幅值和相位。通过模拟的电力系统信号的仿真结果验证了此方法计算相量精度高,适用频率范围广,实时性好的特点。     

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.     

基于傅里叶变换的高精度频率及相量算法

离散傅里叶变换(DFT)是电力系统中频率及相量测量的基本算法,作者首先从理论上分析了传统的离散傅里叶算法存在的测量误差,并在传统的离散傅里叶算法的基础上提出了一种前向递推的DFT算法,该算法利用3点DFT数据进行频率及相量的测量,有效减小了运算量,仿真试验验证了所提算法的正确性。仿真结果还表明,该算法能有效地减小由傅里叶算法引起的测量误差,具有测量精度高的优点。     

基于递推DFT同步相量测量算法的研究

为了减小测量误差,设计一种计算量小、采样精度高、可同时测量相角、频率和幅值的方法,笔者分析了同步相量的主要测量算法和现有同步相量测量方法.由传统的DFT算法引入计算量少的递推傅里叶算法,通过变换得到一种改进型递推离散傅里叶算法,并给出频率测量的方法,对同步向量测量进行误差分析,并提出改进措施和方案.实验由高精度和可调节...     

基于全网架相量测量的抗差状态估计算法

鉴于海南电网实现了主网架全PMU覆盖,提出了一种基于全PMU量测的抗差状态估计算法。该算法以测点正常率最大为目标,兼顾功率、电压相量和电流相量量测,采用现代内点法实现系统非线性模型的高效求解。由于充分利用所有PMU量测数据,该算法可有效排除不良数据的影响。算例表明,所提算法显著地提升了状态估计的收敛率、合格率和计算频率。     

动态条件下的同步相量测量算法的研究

考虑到电力信号的动态特性,利用泰勒级数对电力信号的时变相量进行建模,并利用相邻采样数据窗的相量测量值来表示相量导数,以此相量导数来修正系统动态特性对相量测量精度的影响。仿真计算以及现场数据的分析研究表明：该同步相量测量算法提高了多种动态条件下(如低频振荡和频率偏移等情况)对信号相量进行测量的精度,与传统相量测量方法相比,虽然运算量有所增加,但仍能够满足现场在线应用的要求。     

基于改进Morletd1波变换的同步相量及功率测量新算法

为PMU装置提供精确的相量测量算法对于提高广域测量技术的可靠性具有重要意义。一些常用的相量测量方法较易受频率波动、谐波和间谐波的干扰,测量效果并不理想。提出一种基于改进Morletd、波变换的相量及功率测量新算法。改进Morlet小波变换的等效时频窗宽度能够灵活调整而不受窗函数中心频率的限制,因而可根据测量需要获取较好的频率分辨率和动态特性。MATLAB仿真结果表明,该方法具有较好的动态响应速度。能够准确、有效地测量电力系统基波电压、电流相量、以及所派生的电气量,不受系统频率波动的影响和改进Morlet小波频率窗口外信号分量（谐波、间谐波）的干扰,且无需同步采样。     

用于动态条件下同步相量测量的复带通滤波算法

为使同步相量测量在动态情况下满足精度要求,设计了一种基于高斯窗解耦调制函数的复带通滤波算法。给出了对应于不同相量上传速率的测量带宽和滤波延迟,使该方法能输出不失真的幅值调制分量、抑制带外干扰并具有快速动态响应速度。获取基波相位后,利用基于权重最小二乘的频率估计方法代替传统的对相位求导测频方法,提高了频率估计的鲁棒性。仿真和实例分析结果表明:稳态时,所提出的方法符合IEEE标准C37.118-2005中的1级性能要求;动态时,该方法在幅值调制、斜线变化频率和阶跃变化情形下均具有较好的相量和频率测量精度。此外,该方法运算量较小,能满足在线应用要求。     

一种电力系统同步相量测量的新算法

鉴于传统的相量测量方法在精度和实时性方面不能很好地统一,提出了一种基于改进三点算法的相量测量方法,该算法采用多个采样点绝对值,选取合适的等间隔采样点,采取平均平滑补偿措施,有效地降低了随机噪声对测量结果的影响,计算精度较高,并对纹波有一定的抑制能力.通过MATLAB软件进行仿真验证,结果表明所提方法是正确可行的.