基于同步相量测量的配电网状态估计方法

为保证现代电力系统配电网的安全稳定运行和供电能力,需要快速获取配电网准确的实时状态进而对系统进行动态分析、评估和控制。本文构建了复数域下基于同步相量测量的配电网线性状态估计模型,考虑节点注入约束提升了测量的冗余性,分析同步相量测量的误差特点并提出复数域最小二乘法求解状态估计问题。面向实际应用需求,通过分析测量残差提出一种权重自适应调整算法,以及一种不良数据辨识和校正的方法。仿真结果表明,所提方法能有效提高配电网状态估计的准确性、实时性和适用性。

基于同步相量测量的电力系统网络拓扑分析方法

现代电力系统对网络拓扑分析的实时性和准确性要求越来越高,相量测量装置广泛地应用于电力系统中。分析了厂站母线之间的关联关系,基于同步相量测量装置获取的实时进出线电压、电流相量数据和基本电路定理,创新性地提出了一种判断厂站内等效节点数以及判断进出线运行状态的方法,由此可以获得全网的拓扑结构。结果表明,所提算法有效地采用了同步相量测量的模拟量信息,能在开关发生变化时快速获取新的网络拓扑。通过不同类型的仿真场景验证了所提方法的准确性和适用性,并且进一步采用实测数据验证说明了所提方法能在实际电网中起到重要作用。

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。

基于边缘计算的电力系统同步相量测量技术研究

为了同步、精准测量电力系统母线电压跌落、相角突变等问题时的电压、频率变化情况,在电力系统中配备PMU边缘计算控制装置,并部署APP来实现配网PMU测量功能,AD转换器采集测量点的三相电压、电流,并采用离散傅里叶变换与随机森林算法对测量数据进行优化训练,降低测量计算量并同步测量电力系统相量,通过边缘计算控制装置,实时记录测量后的数据,并在边缘侧就地压缩PMU量测数据,存储于本地边缘计算控制装置中,为边缘侧的实时状态估计、未来状态感知等业务应用提供数据支撑。经实验验证:该技术在测量相位、频率时的误差较低,且抗干扰性强,可精准同步测量电压跌落、相角突变以及频率线性增加时电力系统相量。

基于同步相量测量的电力系统在线电压稳定指标

广域测量系统的迅速发展和广泛应用为大电网电压稳定性的在线监测奠定了基础。在某一时间断面上将系统中的一条支路看作一个单负荷无穷大系统,在此基础上研究了一种基于量测数据的在线电压稳定指标。利用同步测量的母线电压相量、支路潮流等电气量,经过简单的在线计算,得到被监测支路的电压稳定指标。将系统所有支路电压稳定指标的最大值作为该系统的电压稳定指标,所对应的支路为最弱支路。系统电压稳定指标与临界值 1 之间的距离反映了系统的电压稳定裕度。如果系统电压稳定指标趋近 1,则表明系统临近电压崩溃点。在 EPRI-36 节点系统上的仿真结果验证了该指标的有效性,及将该指标用于电力系统的在线电压稳定监测的可行性。

基于同步相量测量技术的广域测量系统应用现状及发展前景

同步相量测量技术可对广域分布电力系统的电气量进行实时测量,为大型电力系统的安全分析和稳定控制提供了新的契机。卫星授时、电力通信网络和数字信号处理技术的快速发展为同步相量测量技术的应用提供了必要的基础。文章介绍了以同步相量测量技术为基础的广域测量系统(WAMS)的发展概况,在体系结构、相量测量单元(PMU)分布、通信通道的选择、中心站功能设计等方面进行了分析。在回顾目前国内外WAMS工程应用情况的基础上,集中介绍了WAMS现有的在线监测、分析与控制功能,并展望了WAMS在未来电力系统闭环控制中的应用前景。

配电网信息共享与同步相量测量应用技术评述

针对现代配电网的特点,包括分布式电源的灵活接入、网络拓扑动态变化、配电网故障自愈需求等,调研并评述配电网信息共享技术,以及国内外配电网同步相量测量应用的新技术。主要从如下方面展开:1)配电网同步相量量测硬件需求、时间同步模式及组网方式;2)基于同步量测的配电网状态估计相关技术;3)基于同步量测的配电网快速故障定位技术;4)基于同步量测的分布式电源孤岛检测与实时控制技术;5)微电网及配网同步相量精确快速求解算法研究等。该文研究综述国内外的最新研究进展,并结合中国电网特点进行技术评述,论文成果对于多信息源在配电网中的综合利用,以及未来同步量测技术在配电网中的发展会起到积极的推动作用。

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。

电力互感器对同步相量测量的影响

电力互感器作为连接一次系统和同步相量测量单元(phasor measurement units,PMUs)的必要设备,是PMU能否准确获取一次系统信息的重要环节,其传变精度和动态特性直接影响PMU相量测量的精度。首先总结了电力系统动态现象所对应的动态信号模型,包括故障引起的非周期分量、幅值突变和系统振荡;分析了电力系统在发生以上动态过程时电力互感器对相量测量的影响;并侧重分析了电容式电压互感器的铁磁谐振和瞬变响应问题以及电流互感器的饱和问题,以此来观察电力互感器在不同动态情况下对相量测量结果的影响。

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。

基于扩展卡尔曼滤波频率跟踪的DFT同步相量测量算法

当电力信号的频率发生偏移时,采用离散傅里叶变换(discrete Fourier transformation,DFT)进行同步相量测量难以做到同步采样,由此造成的栅栏效应严重影响了同步相量测量精度。为此提出一种改进的DFT同步相量测量算法。首先引入了基于扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的频率跟踪算法,建立了基波频率测量的算法流程,并介绍了基于DFT的同步相量测量算法原理。在此基础上,将测量结果分为整数部分和分数部分,分析了因频率偏移导致的相量测量误差,对分数部分进行插值计算以提高同步相量测量精度。分别应用含谐波和噪声的稳定信号和幅值、相位、频率、谐波及噪声含量跳变的信号来校验算法的性能。仿真结果表明,EKF频率跟踪算法能快速对基波频率进行跟踪,所提出的同步相量测量算法能消除或减弱谐波、噪声以及频率偏移对同步测量的影响,提高了相量测量精度。

基于PMU动态同步相量测量的故障测距

为提高故障测距的准确性,提出了一种基于相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)动态同步相量测量的输电线路双端故障测距算法。通过分析单端故障测距算法因线路对端数据未知而导致的故障测距误差,引入同步相量测量单元,并应用动态同步相量测量算法,有效提高动态同步相量测量的精确性和实时性;以全球定位系统(global position system,GPS)为时间基准,将故障时刻线路双端相量测量结果,应用于正序网络的测距方程,进行准确地故障定位。仿真实验表明,所提算法充分利用线路两端的故障信息,提高了故障测距的准确性。

基于同步相量测量技术的功角监测系统

同步发电机并网运行后 ,其功角是用来观察和判断该机组和系统并列运行稳定性的一个很重要的状态变量 ,而实现全网功角实时监测具有更为重要的意义。本文提出了一种新的 PMU构成方案 ,并利用它构建功角实时监测系统。利用同步相量测量技术 ,获得以 GPS时间为基准的功角信息 ,由各监测点的相对功角变化来预测系统稳定性。并给出了一种新的发电机功角计算方法。本方案实时性强 ,同步性好 。

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(DiscreteFourierTransform)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。

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。

一种自适应同步相量测量方法

近年来,电力系统中电力电子设备的大规模应用使电气信号呈现出宽频带、高噪声、动态过程复杂等特征。同步相量测量单元（phasor measurement units,PMUs）是电力系统动态过程有效监测手段,如何在上述条件下实现准确、快速测量至关重要。该文提出一种自适应同步相量测量方法。该方法通过分析动态相量模型参数在系统典型静动态条件下的行为规律,提出相量行为识别方法。针对不同的相量行为,采用不同计算时间窗,在不影响动态响应速度的前提下,提高测量精度与抗谐波、噪声的能力。进一步揭示系统动态条件下相量模型参数与测量误差的线性关系,提出动态相量计算修正方法。提出的自适应相量测量方法已在实际PMU装置上实现。经实验室测试分析表明,该方法可在各种复杂条件下具有较好的测量精度与响应速度。

适用于频率偏移情况下同步相量测量的DFT算法研究

在频率偏移情况下,传统的离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)法在同步相量计算过程中会产生固定误差和动态误差,严重降低了计算精度。为此,提出一种基于对称平移1/12采样窗的自适应DFT相量算法。该算法通过对称平移采样窗,构建与当前相量偏差±p/6的2个虚拟相量,利用相量间的平衡关系,在理论上可完全削减动态误差。实际应用中,由于采样频率固定,相量之间的相角差无法准确达到p/6。为此将可变窗长与平移采样窗相结合,以减小采样窗平移误差,并使采样窗最大程度地接近待测信号的一个周期。仿真结果表明,该算法在保证响应快速性的同时,对频率偏移下的相量计算误差修正效果明显,能够满足智能电网同步相量测量的计算精度和实时性要求。

同步相量测量装置的测试与评估

近年来,中国大部分区域电网建立了广域监测系统(WAMS),可以满足多方共享同步相量测量单元(PMU)数据的需求,PMU装置的测试与评估已成为亟待解决的难题.建立了PMU装置测试与评估综合系统,包括:测试平台、测试方法和评价体系;提出专门的静态和动态性能测试方法和测试程序;介绍PMU环境适应性测试平台、电磁兼容性能测试平台和性能测试平台;并详细地描述PMU评价方法,给出基于该测试平台的测试实例.

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 。

同步相量测量单元及其误差分析

在介绍了利用相量法计算电力系统参数原理的基础上,给出基于高速和双串口中央处理器DS80C32的相量测量单元PMU(PhasorMeasurementUnit)的系统硬件组成。PMU的同步时钟由全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)提供。用此方法计算得到系统各节点的线路序参数,与传统线路参数测量方法的结果相比,具有测量精度更高、结果更准确的优点。