一種基于極坐標(biāo)系的電力系統(tǒng)同步相量測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及涉及電力系統(tǒng)同步相量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于極坐標(biāo)系的電 力系統(tǒng)同步相量測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在21世紀(jì)中，世界上多個(gè)地方發(fā)生了大面積停電事故，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)、生活造成了 極度負(fù)面的影響，同時(shí)，全球電力市場(chǎng)和區(qū)域電網(wǎng)工程也在不斷地發(fā)展，電網(wǎng)的運(yùn)行環(huán)境變 得日漸復(fù)雜，使在電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)條件下的實(shí)時(shí)地監(jiān)控變得尤其重要。目前，新一代高效電 力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)一廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS)，為電網(wǎng)動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控提供了技術(shù)方面的可能 性，成為現(xiàn)在各個(gè)國(guó)家爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)研究的技術(shù)領(lǐng)域之一。WAMS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)是同步相 量測(cè)量技術(shù)，而同步相量測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)核是同步相量測(cè)量算法，算法的精確度將直接 對(duì)電力系統(tǒng)低頻振蕩抑制、故障定位和自適應(yīng)保護(hù)等應(yīng)用的效果造成影響。因此，近幾年來(lái) 同步相量測(cè)量算法已經(jīng)逐漸成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[000引 目前，電力系統(tǒng)相量的測(cè)量算法有瞬時(shí)值法、Prony法、卡爾曼濾波法、小波變換 法、過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)法和DFT法等。瞬時(shí)值法對(duì)輸入波形有著較高的要求，即信號(hào)的波形需要為 標(biāo)準(zhǔn)工頻正弦波，所W其適用性不強(qiáng)，且運(yùn)算量較大。Prony法沒(méi)有辦法對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)條件下 的非平穩(wěn)性進(jìn)行正確反映，而且噪聲對(duì)其擬合的結(jié)果有較大的影響，當(dāng)噪聲的信噪比小于 40地，會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)果?？柭鼮V波法在進(jìn)行相量的相角測(cè)量時(shí)，有著很大的偏差，無(wú)法 獲得正確的相角結(jié)果。小波變換法不能在W額定頻率為中也頻率的窄帶信號(hào)的相量測(cè)量上 取得理想的效果，且由于小波分析具有較大的運(yùn)算量會(huì)影響相量測(cè)量的速度W及增大數(shù)字 信號(hào)處理器值S巧的負(fù)擔(dān)。過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)法容易受信號(hào)過(guò)零點(diǎn)處的諧波影響并且其實(shí)時(shí)性不 好，易受電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響，產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。DFT法在非同步采樣條件下時(shí)，會(huì) 由于頻率泄露等原因而產(chǎn)生很大的誤差。但是因?yàn)镈FT法在抑制諧波上具有顯著的優(yōu)勢(shì)， 在實(shí)際中大多數(shù)的同步相量測(cè)量算法都是W DFT法為基礎(chǔ)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種能在電力系統(tǒng)靜態(tài)條件和動(dòng)態(tài)特性下具有較高的同 步相量測(cè)量精確度的基于極坐標(biāo)系的電力系統(tǒng)同步相量測(cè)量方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是；一種基于極坐標(biāo)系的電力系統(tǒng)同步相量 測(cè)量方法，包括如下步驟， 步驟1:給定電力信號(hào)1(1):
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于極坐標(biāo)系的電力系統(tǒng)同步相量測(cè)量方法，其特征在于：包括如下步驟， 步驟1:給定電力信號(hào)
式中，I?依次為電力信號(hào)的頻率、幅值、相角； 步驟2:將電力信號(hào)變換為離散采樣表達(dá)式：
式中，廠為當(dāng)前時(shí)刻采樣點(diǎn)，》=〇,1義...,,，-1,況為一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)， M=A///〇為頻率相對(duì)偏移量為頻率偏移量,/〇 = 50/fe為基波頻率； 步驟3:將離散采樣表達(dá)式變換為復(fù)指數(shù)形式：
步驟4:取數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度為用DFT計(jì)算；+ 的復(fù)指數(shù)表達(dá)式，可得：
式中：
，為數(shù)據(jù)窗中間點(diǎn)； 步驟5:利用等比求和公式和三角函數(shù)公式分別求解步驟4表達(dá)式中括號(hào)里的兩個(gè)部 分，可得極坐標(biāo)系中的相量表達(dá)式：
式中，JT和^分別為相量i幅值和相角的理論值，^和^為相量j幅值和相角的測(cè) 量值;為=
步驟6:在極坐標(biāo)系中將相量的相角理論值分別后移和前移;r/2,即將離散采樣 表達(dá)式;+4分別后移和前移JV7 4個(gè)點(diǎn)的2種情況下得到如下2個(gè)相量：
步驟7:判斷數(shù)據(jù)窗的長(zhǎng)度J\f是否為4的整數(shù)倍，若是則直接跳至步驟8,若不是需采 用插值法對(duì)和進(jìn)行調(diào)整：
式中
其中,為整數(shù)4為分?jǐn)?shù)且〇 <為<1^ 分別 為^^fi+/y前后相鄰的兩個(gè)整數(shù)采樣點(diǎn)的相量，用DFT求出
，其中&為 整數(shù)，焉為分?jǐn)?shù)且〇 <為< 1,分2b)和(，丨+i)分別為(r2+為)前后相鄰的兩個(gè)整數(shù) 采樣點(diǎn)的相量，用DFT求出； 步驟8:將步驟4中得到的和步驟6或步驟7中得到的jf#與士乘以相應(yīng) 的系數(shù)后相加可得所需同步相量表達(dá)式：
步驟9:判斷是否完成所有采樣點(diǎn)的同步相量計(jì)算，若完成則結(jié)束同步相量測(cè)量，否則 轉(zhuǎn)到步驟2繼續(xù)同步相量的測(cè)量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)同步相量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于極坐標(biāo)的電力系統(tǒng)同步相量測(cè)量方法。針對(duì)傳統(tǒng)DFT算法在非同步采樣條件下的誤差問(wèn)題，首先通過(guò)DFT、等比求和公式和三角函數(shù)公式求出電力信號(hào)在極坐標(biāo)系中的相量表達(dá)式，將此相量的相角理論值分別后移和前移，得到離散采樣表達(dá)式中分別后移和前移個(gè)點(diǎn)的2種情況下的2個(gè)相量，將兩個(gè)新得到的相量與原相量分別乘以相應(yīng)的系數(shù)后相加得到所需要的同步相量。該方法對(duì)非同步采樣條件下DFT所產(chǎn)生的相量靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差擁有良好的消除效果，且在電力系統(tǒng)靜態(tài)條件和動(dòng)態(tài)特性下都具有較高的同步相量測(cè)量精度。
【IPC分類】G01R31-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104569689
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510032093
【發(fā)明人】金濤, 程遠(yuǎn)
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日