基于GPS同步技术的电力动态监测系统的设计

设计了一种基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量装置,用于广域测量系统(WAMS),实现对电力系统关键相量的实时监控。采用基于GPS同步时钟和数字信号处理器(DSP)实现的PMU利用DSP的输入捕获功能,在进行捕获GPS的PPS信号的方法的同时,也对捕获采样信号的频率进行跟踪。采用过零点采样与傅里叶算法相结合,进行信号采样和数据的处理,避免了因频率变化而引起数据误差,提高了PMU的采集精度及抗干扰性。

基于GPS的电力系统暂态稳定预测

提出了一种基于GPS的电力系统暂态稳定性预测方法。该法利用GPS相量测量单元采集所得的各发电机功角及角速度等变量，根据发电机单元模型预测发电机未来的行为，并由预测结果来判别系统的稳定性。理论分析及算例证明了方法的合理性和有效性。

电力系统广域动态监测中的功角直接测量技术

功角是表征发电机运行状态和电力系统稳定性的重要参量。介绍了一种发电机功角的直接测量方法,它使用高精度全球定位系统(GPS)时钟信号和转子位置传感装置对异地发电机的功角进行实时同步测量。由于采用了多种硬件和软件误差处理技术以及转子位置自动初始化技术,使该方法具有较高的精度和实用性。动模试验和现场运行结果表明了该方法的可行性和有效性。该方法已被集成到相量测量单元(PMU)中,可以为广域电网同步状态监测系统提供完整的电网相量和发电机功角信息。

基于PMU量测数据和SCADA数据融合的电力系统状态估计方法

针对传统静态状态估计方法的缺点,提出了一种改进的电力系统状态估计方法,即将部分节点相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)量测数据与监控数据采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)量测数据融合进行电力系统的全网状态估计。该方法简化了系统的雅可比矩阵,缩短了计算时间。文章研究了PMU和SCADA系统融合改进后的快速分解法,针对SCADA量测数据的缺点,通过历史数据库对潮流数据进行预测,并依据PMU量测量对系统进行分析,继而进行系统全网状态的动态监测。通过算例证明,与传统的估计方法相比,该方法改善了状态估计的精确性,减少了迭代次数,细致地描绘了电网状态的变化过程,为调度中心下一步的决策提供了依据。

关于电力系统广域保护的评述

为有利于电力系统停电防御体系的进一步发展,讨论电力系统的广域保护,包括广域设备保护和广域系统保护的功能、控制方式及系统结构;回顾其信息采集、知识提取和控制决策方面的进展。从理论和应用相结合的观点剖析广域后备保护的可行性、困难和发展方向;指出需要在算法与受扰轨迹的知识提取上取得重大突破,并与数值仿真相结合,才能真正发挥相量测量单元在广域保护中的作用;强调按风险观点将广域保护与预防控制及传统保护协调的重要性。

电力系统实时相角监控系统结构研究

从解决电力系统暂态稳定出发，文章提出了一种新的电力系统实时相角监控系统，它由国调、网调、省调和就地监控四级组成，既有集中监控的功能，亦能完成分散的就地监控，并能提供一个相对系统参考点的相角，供就地监视和控制用。

一种同步时标可自由设定的新型相量测量装置

提出一种同步时标可自由设定的新型广域电网相量测量装置(PMU),它由频率自适应等间隔采样模块、同步时标形成模块和核心微处理器模块等构成。通过硬件电路与计算软件的合理分工与协调配合,实现了相量同步测量装置中"时间同步"与"频率同步"的解耦处理,从而装置能够根据自由设定的同步时标与时标同步方式,自动定位截取整周期采样数据(无频谱泄漏)进行高精度离散傅里叶变换(DFT)相量计算,并通过简单的方法对截取DFT数据窗时造成的时标同步偏移量进而计算相量的相角偏差量进行高精度线性修正。同时对同步时标位于DFT数据窗首、中、末点3种情况下的相量测量精度进行了仿真研究,得出了"中点同步"精度最高的正确结论。

电力系统次同步振荡检测与在线定位技术综述

随着电网规模扩大以及新能源发电并网容量增加,次同步振荡(SSO)问题日益凸显,对电网安全稳定运行造成了较大的威胁。及时检测出系统中的SSO并对其进行在线定位,对保障电力设备安全与系统稳定运行具有重要意义。首先对SSO的检测方法进行了介绍,并归纳总结了各类方法的优缺点。然后,介绍了SSO定位方法,并对现有研究存在的不足进行了探讨。最后,介绍了适用于SSO在线检测定位的量测系统架构以及相量测量单元/广域测量系统(PMU/WAMS)升级改造方案,并对SSO检测与定位技术未来的发展趋势进行了展望。

全局暂态功角测量研究及动态模拟实验

针对实时决策系统全局实时监控的需要 ,以全球定位系统 (GPS)相量测量技术为基础 ,构建了分散采集、集中控制的实时决策仿真系统硬件平台 ,提出了以实时测量系统中任意两台发电机的相对功角实现全局稳定控制的思想。各相量测量装置 (PMU)将各自量测的相量值通过高速通信网络传送到服务器上 ,从而得到全网范围的实测相对功角。通过动态模拟实验验证了系统的实时性能 ,表明在局域网下的数据采集传输分析周期小于 2 0 ms,考虑到实际通信网络和长距离传输的影响 ,可以认为总体时间周期能够控制在 3 0 ms～ 5 0 ms。

同步相量测量技术在潮流计算中的应用

基于 GPS的同步相量测量单元 ( PMU )能够测量节点的电压相量。本文从节点电压初值选择、多平衡节点潮流计算、潮流方程直接可解等三个方面初步分析了应用PMU后电力系统的潮流计算问题 ,并讨论了这三种方法的应用条件和特点。算例表明 。

基于广义基尔霍夫电流定律的电网系统拓扑分析新算法

提出一种基于广义基尔霍夫电流定律(GKCL)的系统拓扑跟踪新方法,该方法利用相量测量单元量测的支路电流、节点电压等同步相量数据,在划分网络树枝、连枝的基础上,通过判断是否满足GKCL来进行电气岛的快速准确判断,并采用在线跟踪与离线分析相结合的方式进一步保证快速性。以IEEE 9节点、IEEE 39节点系统进行了仿真验证,结果表明新算法能够准确快速地对电气岛分离情况进行判断,可以满足系统拓扑分析实时性的要求。

电网相量实时同步测量的一种新方法

电网相量的异地实时同步测量 ,对于电力系统状态估计、稳定控制、故障识别及继电保护等都具有重要意义。文中提出一种基于全球定位系统 (GPS)与锁相技术的电网相量实时异地同步测量方法 ,采用硬件逻辑电路产生既能自适应跟踪电网频率变化、又能实现异地同步的等间隔采样脉冲序列 ,并由它启动A/D转换器自动完成对输入模拟信号的同步采样 。

电力系统PMU优化配置方法综述

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。由于经济和技术等方面的原因,每个节点都配置PMU还不能成为现实。介绍了PMU的结构及应用现状,分别从系统可观测性、状态估计、系统同调性和潮流方程直接可解的角度综述了PMU的优化配置方法,并对四种优化配置方法的优缺点进行了总结,从实用的角度对比和分析了四种方法的优劣。

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。

基于同步相量测量单元的直流附加控制器研究

利用直流系统的快速响应特性,可以在不增加附加设备的条件下有效地抑制交直流系统的低频振荡。基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)能够测量母线电压相量,尤其是电压的相角。该文利 用PMU可改进控制提出了一种基于PMU的直流附加控制器,该控制器以不同区域电压相角差作为输入信号,能有效地反映区域间的低频振荡信息,同时研究了通信延迟对系统阻尼的影响,并考察了控制器的鲁棒性。以一个四机两区域系统作为测试系统,利用仿真软件PSS/E对系统进行小信号稳定和时域仿真分析,分析结果表明该直流附加控制器在系统较大的运行范围内提高了系统阻尼和系统区域联络线的传输能力,有效地抑制系统低频振荡,并且具有较好的鲁棒性,在故障情况下也能较好地发挥作用。

基于GPS的电力系统动态安全监测装置及其动态模拟实验

介绍一种新型的电力系统动态监测装置及其动态模拟试验结果。该装置以ＧＰＳ（全球卫星定位系统）提供的高精度时间为基础构造系统的同步基准相量实现被测交流量的相量形式测量，采用可灵活配置的监测程序实现电力系统中各种监测要求，并提供了通过广域网互联形成全网同步监测系统的接口。在动模实验室中构造了３机９节点的实验系统对装置功能进行了全面的测试，给出了不同地点不同故障下所记录的电压、频率及相角的动态过程及分析，包括一次完整的失步、振荡和再同步过程。

同步相量测量装置的一种异地校核方法

提出利用对晶振信号进行整数分频并结合GPS同步时钟生成相量测量装置(PMU)异地同步校核中基准信号的方法。通过分析可知,只要晶振频率足够高,生成的基准信号就有足够高的精度,而且信号的参量具有良好的可调节性。该方法可有效解决PMu测量网络中异地同步校核和自校核问题。

PMU在电力系统潮流计算中的应用

近几年开始装备于电力系统的基于GPS的同步相量测量单元 (PMU)能够测量节点的电压相量 ,而且具有相当高的精度。从PMU可作为VΘ节点 (测量值作为潮流结果 )、潮流方程直接可解以及直接求解与VΘ节点相结合等三个方面分析了PMU高精度测量值在电力系统潮流计算中的应用 ,并从节点电压初值选择的角度讨论了PMU低精度测量值在潮流计算中的应用。算例表明 ,上述方法均可在不同程度上提高潮流计算的速度。其中效果最为显著是应用PMU高精度测量值的潮流方程直接求解方法 ,该方法不需迭代计算。效果最差的是PMU低精度测量值的初值用法 ,该方法与传统潮流计算差别不大。

含有限PMU的主动配电网故障定位

对于含分布式电源(DG)的主动配电网,基于同步相量测量单元(PMU)的监测信息进行故障分析与处理,从而达到定位目的。首先采用拓扑优化法对PMU进行布点优化配置,同时将系统划分为不同区域。利用PMU监测所得实时潮流和电气量信息,基于功率增量方向原理可初步判断发生故障的区域;其次计算候选故障区域内各条区段发生不同类型故障时,各节点PMU相电流计算值,并与实际短路时的电流测量值相比较,利用区段定位优化模型所得计算误差选出故障区段;最后对于故障区段,利用基于双端相量信息的测距公式得到具体故障位置。仿真基于改进IEEE 33节点配电系统进行了不同位置、不同类型以及不同电源出力控制的短路实验,结果显示在不同短路条件下的系统定位误差均低于1%。