基于改进Prony的动态宽频测量算法

高比例可再生能源和高比例电力电子设备的大规模接入正成为新型电力系统的重要特征,电气量中出现大量谐波与间谐波分量,且动态行为明显,这对宽频测量提出了新的挑战。该文针对现有宽频测量算法在动态条件下测量精度不够的问题,分析了大量的现场录波数据,发现了宽频电气量在时间上的动态特性,分析了宽频测量算法的频率分辨率与动态带宽之间的关系问题;建立了基于多项式的动态宽频多分量拟合数学模型,以准确地描述表征宽频电气量的动态时变行为,提出了一种基于改进Prony的短时间窗动态宽频测量算法,并通过简化Prony约束条件减小了算法计算量;最后,进行了仿真测试、硬件测试和现场信号分析验证,结果表明所提方法可以实现动态条件下谐波与间谐波的准确测量。

基于量子萤火虫算法的配电网故障恢复策略

针对原有配电网故障恢复策略在处理高渗透率分布式光伏并网时效率低、易陷入局部收敛等问题,提出了一种基于量子萤火虫算法的配电网故障恢复策略。首先,以最小化失电负荷量为主和最小化网络损耗为从,构建主从双目标优化目标函数,并计及约束条件建立含分布式光伏并网的配电网故障恢复模型。其次,为克服标准萤火虫算法的不足,采用量子编码和量子旋转门的方式提高萤火虫算法的寻优速度和全局搜索能力,缩短故障恢复模型求解时间。然后,采用量子萤火虫算法求解故障恢复模型,通过控制配电网系统开关的通断,在保证重要负荷恢复供电的基础上尽可能多地恢复失电负荷,同时减少网络损耗。最后,在IEEE 33节点系统上进行算例分析以验证所述方法的可行性和优越性。

基于同步相量数据的间谐波还原算法

随着新能源的快速发展,越来越多的电力电子设备应用在了电网中,导致电力信号中出现了频率为次同步及超同步的间谐波。当这些间谐波严重时会造成次同步振荡,危害电网安全。因此,间谐波的监测预警至关重要。目前,同步相量测量单元(PMU)已在电网中大量装备,这为监测电网中的间谐波提供了可能。基于PMU测量相量,提出了一种间谐波的还原算法。提出了基于复数相量的次/超同步间谐波提取方法。针对频谱分析所得的频率和幅值误差较大的问题,提出了将间谐波的频率和幅值分开求解的思路:基于能量重心法修正间谐波的计算频率;进一步地,提出了基于最小二乘法的间谐波幅值校正方法。通过仿真验证以及电力系统实际录波数据的测试表明,所提方法能够在电气量中含有多个对称和非对称间谐波、高噪声条件下较为准确地计算得到间谐波的频率和幅值。

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。

同步相量测量装置校准器参考相量计算方法

电力电子设备的广泛应用导致电力系统逐渐出现了新的稳定性与可靠性问题,亟需高精度实时测量与感知技术,为解决上述问题提供数据基础。作为最有效的动态监测手段之一,同步相量测量装置(PMU)的测量精度至关重要。提出了一种PMU校准器的参考相量计算方法,为PMU测试提供校准参考值。该方法分析了电力系统典型静动态信号特性,建立了基波相量通用信号拟合模型,可表征PMU测试标准中除阶跃测试外的所有静动态测试信号。提出了基于非线性拟合的相量幅值、相角与频率迭代求解方法,并根据所得频率提出了基于最小二乘法的频率变化率计算方法。进一步,分析揭示了迭代初始值、计算时间窗长和拟合阶数对计算精度的影响及其设置方法。仿真与实验测试结果表明,该方法精度至少比标准规定的精度要求高1个数量级,可用于PMU的测试与校准。

适用于PMU现场测试校准的参考值测量算法

同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)作为有效的电力系统动态监测手段,可为电力系统实现先进感知提供数据基础。因此,进行PMU现场测试与校准,以保证其运行质量至关重要。该文提出一种适用于PMU现场测试校准的相量测量算法,可为PMU的现场测试提供误差分析的参考值。该方法基于通用电力信号模型,揭示出电力系统静动态过程的基频相量测量原理,分析了相量算法实时测量的频谱特性,提出基于低通数字滤波器频域位移的相量测量系数设计方法,实现了基波相量的高精度测量。进一步,为解决传统频率、频率变化率算法在振荡时测量误差较大的问题,提出基于最小二乘法滤波特性的频率和频率变化率测量方法。仿真、硬件测试与现场录波数据测试表明,所提算法在PMU标准规定的单项测试与系统实际复杂工况下的测量精度均高于标准要求1个数量级以上,可用于PMU的现场测试与校准。

一种适用于同步相量测量装置校准器的高精度相量测量方法

对同步相量测量装置(PMU)进行测试和校准是其能否投入运行的关键。而针对PMU不同静态和动态测试,如何提供足够精度的基准相量是亟待突破的难题。该文提出一种适用于PMU校准器的高精度相量测量方法。该方法建立了PMU静态和动态测试通用相量拟合模型;构建拟合残差二次方和最小的最优化模型,提出相量非线性迭代求解方法,并提出相量参数初始值设置方法与边界约束条件,解决相量非线性模型的非凸性所导致的多解问题,提出噪声抑制方法,减小了噪声产生的误差,可为不同静态和动态过程提供基准量测量;进一步地,进行硬件选型,研制了PMU校准器。算法仿真与实验测试两方面的结果表明,该PMU校准器测量精度满足系统静态与动态条件下对校准器的要求,可用于PMU在实验室无高精度信号源条件下的测试与校准。

基于PMU相量的次/超同步间谐波识别方法

新能源的集中并网以及直流输电的快速建设使电力电子设备在电力系统中大规模应用,导致越来越多的次/超同步间谐波被引入电网,严重影响新能源的发展与电力系统的安全。PMU因其测量的同步性、快速性和精确性使大面积监测间谐波的产生、传播和分布成为可能,可为后续的间谐波抑制与控制提供基础。推导了含有间谐波信号的单相及三相瞬时功率表达式,揭示了基于瞬时功率的间谐波监测的局限性。提出了含有间谐波的相量表达式,揭示了间谐波对相量幅值、相角及其复数形式的影响机理。进一步,提出了基于PMU测量相量的间谐波识别方法,并在广域同步测量系统(wide-area measurement system,WAMS)主站上进行了实现。利用中国西部某新能源汇集地区,因间谐波的大量存在导致火电机组次同步振荡事件的现场实际数据,验证了理论分析的正确性与提出的监测方法的有效性。

基于正交多项式拟合的PMU现场测试参考值计算方法

为给现场运行的同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)性能分析提供准确的相量参考值,保证其数据质量,提出了基于正交多项式拟合的高精度相量测量方法。该方法利用Legendre多项式的正交性特点,对信号模型进行Legendre多项式拟合,以此来构建一种基于Legendre多项式的正交拟合相量模型。在此基础上,通过分析对比不同拟合参数求解方法的复杂度,提出了基于Cholesky分解的相量参考值计算方法,为非线性拟合参数求解计算量大的问题提供一种新的解决方法,并通过迭代修正来保证测量精度。进一步地,根据分析揭示的最优窗长和拟合阶数,实现算法的高精度测量和高效率计算。仿真与硬件测试表明,测量精度均满足标准要求10倍及以上,可在硬件中实时稳定运行,并为PMU现场测试校准提供参考值。