專(zhuān)利名稱(chēng)：頻率測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用電壓旋轉(zhuǎn)矢量的振幅、弦長(zhǎng)和旋轉(zhuǎn)相位角的頻率測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
近年，隨著電力系統(tǒng)中的潮流復(fù)雜化，要求可靠性和質(zhì)量高的供電，尤其 是電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置用的頻率測(cè)量裝置的性能改善的必要性日益高漲。
為了改善電力系統(tǒng)的控制和保護(hù)性能，本發(fā)明人已提出基于復(fù)平面上的旋 轉(zhuǎn)矢量的處理法是有用的，。此建議基于將交流電壓在復(fù)平面上作為往逆時(shí)針
方向旋轉(zhuǎn)的矢量表現(xiàn)的基本方法。例如，如專(zhuān)利文獻(xiàn)l(日本國(guó)特開(kāi)2004 — 361124號(hào)公報(bào))所記載，存在的頻率測(cè)量裝置按將基準(zhǔn)頻率的1周期作4N(N 為正整數(shù))等分的定時(shí)測(cè)量電力系統(tǒng)的電壓，求出具有將此測(cè)量的電壓作為實(shí) 數(shù)部坐標(biāo)、并將90度前測(cè)量的電壓作為虛數(shù)部坐標(biāo)的前端的電壓旋轉(zhuǎn)矢量， 算出連接該電壓旋轉(zhuǎn)矢量的前端與前1個(gè)電壓旋轉(zhuǎn)矢量的前端的弦的弦長(zhǎng)，根 據(jù)在1定時(shí)與基準(zhǔn)頻率的1周期前之間測(cè)量的電壓求電壓有效值，并從根據(jù)所 述弦長(zhǎng)的求和值和所述電壓有效值算出的電壓旋轉(zhuǎn)矢量的相位角，算出電力系 統(tǒng)的頻率。[計(jì)算式l]
圖4是在復(fù)平面上表示的電壓旋轉(zhuǎn)矢量圖，將電力系統(tǒng)的電壓瞬時(shí)值v表 示為以復(fù)平面上的原點(diǎn)0為中心往逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。將基準(zhǔn)頻率1周期作4N(N 為整數(shù))等分，1步的跨距寬度時(shí)間T在例如60赫(Hz)系統(tǒng)以30度電角取樣(1 周期作12點(diǎn)取樣)時(shí)，T= 1 /60/ 12 = 0.00138889秒。
l步的旋轉(zhuǎn)相位角可計(jì)算如下。
式(1)中，為電壓振幅，KW為面向旋轉(zhuǎn)相位角的弦長(zhǎng)。使用l周期
4瞬時(shí)值數(shù)據(jù)，以積分運(yùn)算分別得到振幅和弦長(zhǎng)，進(jìn)而用下面的式(2)計(jì)算頻率。
沖) 4W'外) /(0 = ~7~"/o = (2》
式(2)中，y ^是1周期時(shí)間中電壓旋轉(zhuǎn)矢量的旋轉(zhuǎn)相位角，力是基準(zhǔn)頻 率的頻率(50赫或60赫)。
然而，由于電壓閃變等相位變動(dòng)，電壓振幅和弦長(zhǎng)產(chǎn)生誤差，使式(2)的頻 率計(jì)算結(jié)果中也包含一定的誤差。如上文所述，式(2)為所謂的"靜態(tài)頻率測(cè)量 法"，在常態(tài)(正弦波)中測(cè)量精度良好，但因電壓閃變而相位變動(dòng)時(shí)，免不了 產(chǎn)生誤差。作為其對(duì)付方法，當(dāng)前一般實(shí)施的是通過(guò)取長(zhǎng)時(shí)間的頻率測(cè)量結(jié) 果的平均值，消除電壓閃變的影響。因此，這種頻率測(cè)量裝置不能作實(shí)時(shí)頻率 測(cè)量，使需要高速系統(tǒng)頻率測(cè)量的系統(tǒng)控制保護(hù)裝置產(chǎn)生障礙。 一般的頻率繼 電器需要較長(zhǎng)的核對(duì)時(shí)間(例如60赫系統(tǒng)中，該時(shí)間不短于卯毫秒(ms))。
綜上所述，靜態(tài)頻率測(cè)量裝置免不了產(chǎn)生一定的測(cè)量誤差，需要掌握高速、 高精度的系統(tǒng)頻率的電力系統(tǒng)控制保護(hù)裝置自然就有限。本發(fā)明是鑒于這點(diǎn)而 完成的，其目的在于提供一種不受噪聲或相位變動(dòng)影響的動(dòng)態(tài)高精度頻率測(cè)量 裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明的頻率測(cè)量裝置，包括利用積分法算出電壓 旋轉(zhuǎn)矢量的振幅、弦長(zhǎng)和旋轉(zhuǎn)相位角的單元；算出所述旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度的 單元；算出所述旋轉(zhuǎn)矢量加速度變化率的單元；用所述旋轉(zhuǎn)相位角變化量，算 出頻率變化量的單元；以及根據(jù)1步前的頻率與當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的頻率的變化量， 算出動(dòng)態(tài)頻率的單元。
本發(fā)明利用實(shí)時(shí)的高精度系統(tǒng)頻率測(cè)量，對(duì)電力系統(tǒng)控制保護(hù)裝置的性能 改善做出貢獻(xiàn)。


圖1是示出本發(fā)明頻率測(cè)量裝置的組成圖。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明頻率測(cè)量裝置的動(dòng)作的流程圖。
圖3是本發(fā)明頻率測(cè)量裝置的可變加速系數(shù)計(jì)算流程圖。
5圖4是說(shuō)明復(fù)平面上的電壓旋轉(zhuǎn)矢量的旋轉(zhuǎn)相位角的圖。 圖5是示出相位變動(dòng)(電壓閃變)時(shí)的靜態(tài)頻率和動(dòng)態(tài)頻率的測(cè)量結(jié)果的曲 線圖。
圖6是示出頻率變化時(shí)的頻率測(cè)量結(jié)果的曲線圖。
圖7是示出頻率變化時(shí)的頻率變化率測(cè)量結(jié)果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
為了處理這些問(wèn)題，本發(fā)明人提出下面的動(dòng)態(tài)頻率測(cè)量用的計(jì)算式。式(3)中，/w為當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的頻率，/fy-"為i步前測(cè)量的頻率，^")為
當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)計(jì)算的旋轉(zhuǎn)相位角，^p-"為l步前計(jì)算的旋轉(zhuǎn)相位角。
再者，在式(3)的頻率變換量前添加可變加速系數(shù)W/，并提出下面的動(dòng)態(tài) 頻率計(jì)算式。關(guān)于這些式的矢量關(guān)系，可參照?qǐng)D4。
導(dǎo)入可變加速系數(shù)Nf的一個(gè)目的是為了用上式計(jì)算頻率時(shí)，頻率變化率 以大于一定的閾值變化的情況下(例如，頻率變化率為10赫/秒(Hz/ s))，判 斷為電壓閃變數(shù)據(jù)，使Nf-0，并閂鎖頻率。第2個(gè)目的是為了在加速或減速 的初始周期中，減小加速或減速的速度。
這是因?yàn)殡妷洪W變的情況下，頻率在1 2周期以內(nèi)的短時(shí)間中升高或降 低并且系統(tǒng)頻率變化時(shí)，3周期以上持續(xù)發(fā)現(xiàn)頻率升高或降低。可變加速系數(shù) 使加速速度或減速速度減小，所以成為本發(fā)明的建議方法的頻率繼電器或頻率 變化率繼電器的啟動(dòng)時(shí)間總的來(lái)講縮短。根據(jù)此建議，則為了避免電壓閃變， 不需要長(zhǎng)時(shí)間的平均處理，能實(shí)時(shí)進(jìn)行高精度的頻率測(cè)量。
因而，無(wú)電壓閃變等的影響時(shí)(電壓波形為正弦波時(shí))，用上述式(2)的靜態(tài) 頻率測(cè)量法計(jì)算系統(tǒng)頻率(進(jìn)行頻率趨同)。另一方面，存在電壓閃變等的影響 時(shí)，用上述式(4)計(jì)算動(dòng)態(tài)頻率。再者，用下式判別是否有電壓閃變的影響。[計(jì)算式3]
麵/)細(xì)(/)一A必(f-r),
式(5)在旋轉(zhuǎn)矢量加速度變化率小于閾值f時(shí)，頻率(旋轉(zhuǎn)相位角)無(wú)急劇變 化，靜態(tài)頻率計(jì)算結(jié)果與實(shí)際的系統(tǒng)頻率一致。在此時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行頻率趨同。
實(shí)施方式1
圖1示出本發(fā)明頻率測(cè)量裝置的組成。圖中，是頻率測(cè)量裝置，2是輸 入PT和CT的時(shí)間序列數(shù)據(jù)的電壓電流測(cè)量單元，3是將時(shí)間序列的模擬數(shù)據(jù) 變換成時(shí)間序列的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的A/D變換單元。再者，能具有時(shí)間序列的數(shù)字 數(shù)據(jù)的情況下，可省略所述電壓電流測(cè)量單元2、 A/D變換單元3。
4是電壓振幅及其移動(dòng)平均值計(jì)算單元，用1周期的電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)，以 積分法計(jì)算電壓振幅，又用l周期以上的電壓振幅計(jì)算結(jié)果，以移動(dòng)平均法對(duì) 電壓振幅取平均。
5是弦長(zhǎng)及其移動(dòng)平均值計(jì)算單元，用1周期的電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)，以積分 法計(jì)算弦長(zhǎng)，又用1周期以上的弦長(zhǎng)計(jì)算結(jié)果，以移動(dòng)平均法對(duì)弦長(zhǎng)取平均。
6是旋轉(zhuǎn)相位角及其移動(dòng)平均值計(jì)算單元，用弦長(zhǎng)和電壓振幅計(jì)算旋轉(zhuǎn)相 位角，又用1周期以上的旋轉(zhuǎn)相位角計(jì)算結(jié)果，以移動(dòng)平均法對(duì)旋轉(zhuǎn)相位角取 平均。
7是靜態(tài)頻率計(jì)算單元，用旋轉(zhuǎn)相位角，按照上述式(2)計(jì)算靜態(tài)頻率。有 電壓閃變時(shí)，如上文所述，計(jì)算的頻率存在一定的誤差。
8是旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)算單元，根據(jù)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)算出的旋轉(zhuǎn)相位角和 1步前算出的旋轉(zhuǎn)相位角，計(jì)算旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度。9是旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速 度變化率計(jì)算單元，根據(jù)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)算出的旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度和1步前算出 的旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度，算出旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度變化率。io是頻率變化量計(jì) 算單元，用旋轉(zhuǎn)相位角變化量，算出頻率變化量。
11是可變加速系數(shù)計(jì)算單元，根據(jù)至當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)為止的加速或減速履歷， 算出可變加速系數(shù)?？勺兗铀傧禂?shù)是0 1之間的數(shù)(包括0和1)。 12是動(dòng)態(tài)頻 率計(jì)算單元，根據(jù)l步前的頻率和當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的頻率變化量，算出動(dòng)態(tài)頻率。13是頻率趨同單元，在旋轉(zhuǎn)矢量的旋轉(zhuǎn)加速度變化率為零時(shí)，判別為系統(tǒng) 無(wú)電壓閃變的影響，強(qiáng)制使動(dòng)態(tài)頻率與靜態(tài)頻率一致。14是頻率移動(dòng)平均值計(jì) 算單元，用1周期以上的動(dòng)態(tài)頻率計(jì)算結(jié)果，以移動(dòng)平均法對(duì)動(dòng)態(tài)頻率取平均。
15是顯示上述測(cè)量結(jié)果的接口， 16是保存上述測(cè)量結(jié)果的存儲(chǔ)單元。17是頻
率和頻率變化率控制輸出單元，將測(cè)量的頻率與事先設(shè)定的值比較，如果超過(guò) 設(shè)定值，輸出斷路器跳閘指令。此外，將頻率變化率與事先設(shè)定的值比較，如 果超過(guò)設(shè)定值，輸出斷路器跳閘指令。
下面，按照?qǐng)D2所示流程圖詳細(xì)說(shuō)明上述頻率測(cè)量裝置的動(dòng)作。
步驟101是由電壓電流測(cè)量單元2利用取樣測(cè)量電壓、電流的瞬時(shí)值并由 A/D變換單元3，進(jìn)行A/D變換的步驟。
頻率測(cè)量用的輸入電壓量，能使用相電壓(A相電壓、B相電壓、C相電壓) 或線間電壓(AB線間電壓、BC線間電壓、AC線間電壓)。下文說(shuō)明的電壓可 使用相電壓或線間電壓。
利用傅立葉變換，則能將電路的電壓瞬時(shí)值表示成式(6)D
式(6)中，F(xiàn)是基波電壓振幅，w是基波角速度，p是基波電壓初始值，K 是k次諧波電壓振幅，叫是k次諧波電壓角速度，a是k次諧波電壓初始相位， M是任意大小的正整數(shù)。即，電壓瞬時(shí)值的組成部分包含電壓基波分量和多個(gè) 電壓諧波分量。
下面的計(jì)算式展開(kāi)中，為了說(shuō)明簡(jiǎn)便，省略電壓諧波分量。并非忽略電壓 諧波分量，而是本發(fā)明用積分計(jì)算法消除諧波的影響。 所述電壓旋轉(zhuǎn)矢量能分為下式的實(shí)數(shù)部和虛數(shù)部。 [計(jì)算式5]
v,射=K sin("f +爐)j
下面的計(jì)算式中，V指!/"。
步驟102是算出電壓振幅及其移動(dòng)平均值的步驟，圖1的電壓振幅及其移
8動(dòng)平均值計(jì)算單元4相當(dāng)于此步驟。
理論上，以下面的計(jì)算式計(jì)算旋轉(zhuǎn)矢量的電壓振幅。
曙，V/(軸 (8)
為了提高僅基準(zhǔn)頻率偏移的系統(tǒng)頻率的計(jì)算精度，用下面的計(jì)算式計(jì)算電
壓振幅。
V 2A w 卜o
進(jìn)而，用移動(dòng)平均法對(duì)電壓的振幅值進(jìn)行平均。這里，以i周期的移動(dòng)平 均進(jìn)行計(jì)算，但時(shí)間越長(zhǎng)，擺動(dòng)越小。
珥/V
接著，由步驟103，利用弦長(zhǎng)及其移動(dòng)平均值計(jì)算單元5算出弦長(zhǎng)及其移 動(dòng)平均值。
理論上，以下面的計(jì)算式計(jì)算旋轉(zhuǎn)矢量電壓的弦長(zhǎng)，即面對(duì)旋轉(zhuǎn)相位角的
弦長(zhǎng)V2(t)。
r2(,)= |丄f ,-、'(/-7*)}2力 cm
為了提高僅基準(zhǔn)頻率偏移的系統(tǒng)頻率的計(jì)算精度，用下面的計(jì)算式計(jì)算弦長(zhǎng)。
丄〖E v，2(f - *r) - IS (' - frr) ■"卜(2iV + (12)
進(jìn)而，用移動(dòng)平均法對(duì)電壓的振幅值進(jìn)行平均。這里，以1周期的移動(dòng)平 均進(jìn)行計(jì)算，但時(shí)間越長(zhǎng)，擺動(dòng)越小。
9接著，步驟104是算出旋轉(zhuǎn)相位角及其移動(dòng)平均值的步驟。圖1的旋轉(zhuǎn)相 位角及其移動(dòng)平均值計(jì)算單元6相當(dāng)于此步驟。 首先，用下式計(jì)算旋轉(zhuǎn)相位角。 [計(jì)算式8]
進(jìn)而，用移動(dòng)平均法對(duì)旋轉(zhuǎn)相位角進(jìn)行平均。這里，以l周期的移動(dòng)平均 進(jìn)行計(jì)算，但時(shí)間越長(zhǎng)，擺動(dòng)越小。
步驟105中，利用靜態(tài)頻率計(jì)算單元7算出靜態(tài)頻率。
用下式計(jì)算靜態(tài)頻率。
，2 。
2;r厶，
至此步驟為止，與本發(fā)明人先前提出的專(zhuān)利申請(qǐng)(日本國(guó)特願(yuàn)平2006 — 153649 "旋轉(zhuǎn)相位角測(cè)量裝置和使用該裝置的頻率測(cè)量裝置、同步相量裝置、 通斷極相位控制裝置、同步接通裝置和判相裝置")實(shí)質(zhì)上相同(僅在計(jì)算旋轉(zhuǎn) 相位角的移動(dòng)平均值這點(diǎn)上不同)。
從步驟106開(kāi)始，是動(dòng)態(tài)頻率測(cè)量部分，首先，由旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度計(jì) 算單元8，算出旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度。
這就是根據(jù)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)相位角和1步前測(cè)量的旋轉(zhuǎn)相位角， 從下式求出旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度。
接著，在步驟107，從下式算出旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度變化率。圖l的旋轉(zhuǎn) 矢量旋轉(zhuǎn)加速度變化率計(jì)算單元9進(jìn)行此步驟。 [計(jì)算式11]
10 (f) — A&)(f)-Aw(卜r)
& r
接著，步驟108中，算出頻率變化量。頻率變化量計(jì)算單元io進(jìn)行此步驟。
這就是根據(jù)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)測(cè)量的旋轉(zhuǎn)相位角和1步前測(cè)量的旋轉(zhuǎn)相位角， 從下式求出當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的頻率與1步前的頻率的差額。 [計(jì)算式12]
J 2;r7"
步驟109是算出可變加速系數(shù)的步驟(參照可變加速系數(shù)計(jì)算單元ll)的步 驟，求出可變加速系數(shù)Nf(0 1)。按照?qǐng)D3的可變加速系數(shù)計(jì)算流程，說(shuō)明詳 況。
接著，由步驟IIO算出動(dòng)態(tài)系統(tǒng)頻率(參照動(dòng)態(tài)頻率計(jì)算單元12)。 根據(jù)l步前的頻率、旋轉(zhuǎn)相位角和可變加速系數(shù)，由下式求出當(dāng)前時(shí)間點(diǎn) 的動(dòng)態(tài)頻率。 [計(jì)算式l3]
臉,(卜"，^f^ (柳
接著，在步驟111，判斷旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度的變化率是否小于閾值dfsET3。 [計(jì)算式14]
<《紹 <2')
滿足上式時(shí)，進(jìn)行頻率趨同(參照頻率趨同單元13》不滿足上式時(shí)，不進(jìn)
行頻率趨同。
艮口，強(qiáng)制使式(16)計(jì)算的靜態(tài)頻率作為動(dòng)態(tài)頻率測(cè)量結(jié)果。 [計(jì)算式15]
力"」=/W (22)
步驟112中，由式(23)算出頻率移動(dòng)平均值(參照頻率移動(dòng)平均值計(jì)算單元
14)。這就是進(jìn)行移動(dòng)平均計(jì)算，以減小噪聲造成的頻率測(cè)量結(jié)果的振動(dòng)。用 1周期的時(shí)間進(jìn)行此計(jì)算，但時(shí)間長(zhǎng)具有穩(wěn)定性。 [計(jì)算式16]
卿
最后，由步驟113判別是否結(jié)束。未結(jié)束時(shí)，進(jìn)至步驟101。 接著，利用圖3所示可變加速系數(shù)計(jì)算流程圖，詳細(xì)說(shuō)明可變加速系數(shù)計(jì) 算步驟的計(jì)算式。
步驟201是判斷頻率變化率是否大于設(shè)定值的步驟。 這里，首先，由下式求出每一步的頻率變化率。 [計(jì)算式17]
#(0外)-外-r) 州
4N是基準(zhǔn)頻率取樣點(diǎn)數(shù)，T是l步的跨距。上式的單位是每秒赫(Hz/s)。 根據(jù)頻率變化率絕對(duì)值是否大于設(shè)定值，進(jìn)行可變加速系數(shù)的計(jì)算。
〉
《
(25)
大于設(shè)定值(例如10赫/秒)時(shí)，判別為電壓閃變數(shù)據(jù)，進(jìn)至步驟204' 于設(shè)定值(例如10赫/秒)時(shí)，進(jìn)至步驟202。 [計(jì)算式18]
步驟202是判斷所述頻率變化率是否小于設(shè)定值#S￡r2的步驟。
#(0
(26)
滿足上式時(shí)，判別為不靈敏區(qū)，進(jìn)至步驟205。 不滿足上式時(shí)，進(jìn)至步驟203。 步驟203中，判斷頻率變化量是否大于零。 [計(jì)算式19]
柳〉0 (27) 頻率變化量大于零時(shí)，為加速模式，進(jìn)至步驟206。 頻率變化量小于零時(shí)，為減速模式，進(jìn)至步驟207。
12接著，說(shuō)明上述步驟204。此步驟中在判別為電壓閃變數(shù)據(jù)時(shí)，閂鎖頻率，使可變加速系數(shù)為零，并進(jìn)行可變加速系數(shù)計(jì)算置"0"。
判別電壓閃變數(shù)據(jù)，使可變加速系數(shù)正計(jì)算Nfp、可變加速系數(shù)負(fù)計(jì)算Nfn為零，可變加速系數(shù)Nf為零。[計(jì)算式20]
順=0，攀=0,薩6> (28)
步驟205中，判別為進(jìn)入不靈敏區(qū)時(shí)，閂鎖頻率，將可變加速系數(shù)正計(jì)算Nfp和可變加速系數(shù)負(fù)計(jì)算Nfn各減1，并使可變加速系數(shù)Nf為零。不進(jìn)行可變加速系數(shù)計(jì)算的置"0"。但是，Nfp和Nfn的最小值為零。
順=順一/,，=攀一/，薩0 (29)
步驟206中為頻率加速模式，可變加速系數(shù)正計(jì)算Nfp增1。但是，Nfp的最大值為4N?？勺兗铀傧禂?shù)負(fù)計(jì)算Nfn減1。但是，Nfn的最小值為零。[計(jì)算式22]
順=順+/,挙=攀一,順縮 (30)步驟207為減速模式，可變加速系數(shù)負(fù)計(jì)算Nfn增1。但是，Nfn的最大值為4N?？勺兗铀傧禂?shù)正計(jì)算Nfp減1。但是，Nfp的最小值為零。[計(jì)算式23]
順=順一/,，"=攀+/'薩，/W (31)
再者，此流程圖按1周期(4N點(diǎn))說(shuō)明了可變加速系數(shù)，但2周期(8N點(diǎn))或更長(zhǎng)時(shí)間的加速也可。
接著，說(shuō)明圖1的頻率和頻率變化率控制輸出單元17。例如，過(guò)頻率繼電器(OFL: Over Frequency Relay)的情況下，實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)頻率超過(guò)閾值時(shí)，使電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的斷路器CB跳閘，實(shí)施系統(tǒng)保護(hù)。
」力W〉力促r (32)式中，力^r是OFR繼電器的閾值。
又，欠頻率繼電器(UFR: Under Frequency Relay)的情況下，實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)頻率低于閾值時(shí)，使電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的斷路器CB跳閘，實(shí)施系統(tǒng)保護(hù)。[計(jì)算式25]
<formula>formula see original document page 14</formula> (33)
式中，/2M7"是UFR繼電器的閾值。
又，頻率變化率繼電器的情況下，實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)頻率變化率絕對(duì)值超過(guò)閾值時(shí)，使電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的斷路器CB跳閘，實(shí)施系統(tǒng)保護(hù)。[計(jì)算式26]
<formula>formula see original document page 14</formula> (34)
式中，"力^r是頻率變化率繼電器的閾值。力W是當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)態(tài)頻率
實(shí)測(cè)值，//^-^V是3周期前時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)態(tài)頻率實(shí)測(cè)值。再者，這里按3周
期前后的差額進(jìn)行計(jì)算，但其它時(shí)間跨度也能計(jì)算。接著，考察本發(fā)明的模擬結(jié)果。
圖5示出有相位變動(dòng)時(shí)的靜態(tài)頻率和動(dòng)態(tài)頻率測(cè)量結(jié)果，在輸入頻率的理論值為60赫中，測(cè)量0.1111111秒時(shí)間點(diǎn)上使電壓相位變動(dòng)2度(0.03490659弳)時(shí)的靜態(tài)頻率和動(dòng)態(tài)頻率。靜態(tài)頻率測(cè)量結(jié)果(細(xì)線)產(chǎn)生大變動(dòng)，但動(dòng)態(tài)頻率(粗線)的變動(dòng)小。
圖6示出有頻率變化時(shí)的頻率測(cè)量結(jié)果。輸入頻率在0.043056秒時(shí)間點(diǎn)以0.6赫/秒的速度加速，在0.208333秒時(shí)間點(diǎn)停止頻率變化。這樣，跟蹤實(shí)際的系統(tǒng)頻率，本發(fā)明得到高精度的實(shí)時(shí)頻率測(cè)量。
再者，頻率變化時(shí)，頻率測(cè)量值相對(duì)于理論值往后方偏移，這是由于旋轉(zhuǎn)
矢量測(cè)量法的頻率運(yùn)算響應(yīng)遲后。
圖7示出存在頻率變化時(shí)的頻率變化率測(cè)量結(jié)果。與圖6對(duì)比后判明，存在一定的響應(yīng)遲后，但也準(zhǔn)確測(cè)量頻率變化率。再者，頻率變化率是利用3周期前后的頻率差額計(jì)算的。
權(quán)利要求
1、一種頻率測(cè)量裝置，其特征在于，包括利用積分法算出電壓旋轉(zhuǎn)矢量的振幅、弦長(zhǎng)和旋轉(zhuǎn)相位角的單元；算出所述旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度的單元；算出所述旋轉(zhuǎn)矢量加速度變化率的單元；用所述旋轉(zhuǎn)相位角變化量，算出頻率變化量的單元；以及根據(jù)前1步驟的頻率與當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的頻率的變化量，算出動(dòng)態(tài)頻率的單元。
2、 如權(quán)利要求1中所述的頻率測(cè)量裝置，其特征在于、 所述動(dòng)態(tài)頻率計(jì)算單元包括可變加速系數(shù)計(jì)算單元，該可變加速系數(shù)計(jì)算單元導(dǎo)入其值隨頻率變化率變化的可變加速系數(shù)Nf，在頻率變化率大于規(guī)定 的閾值時(shí)，判別為電壓閃變并閂鎖頻率，而頻率變化率小時(shí)，在加速或減速的 初始周期使可變加速系數(shù)減小。
3、 如權(quán)利要求1中所述的頻率測(cè)量裝置，其特征在于，包括 用所述旋轉(zhuǎn)相位角，計(jì)算靜態(tài)頻率的靜態(tài)頻率計(jì)算單元；以及 在所述旋轉(zhuǎn)矢量的旋轉(zhuǎn)加速度變化率小時(shí)，判別為無(wú)電壓閃變等的影響并使動(dòng)態(tài)頻率與靜態(tài)頻率計(jì)算結(jié)果一致的頻率趨同單元。
4、 如權(quán)利要求l中所述的頻率測(cè)量裝置，其特征在于， 利用包含可變加速系數(shù)Nf的下面的[計(jì)算式l]算出所述動(dòng)態(tài)頻率， [計(jì)算式1]2;rT式中，丌/,為當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)態(tài)頻率，/Y卜7)為前1步驟測(cè)量的頻率，5 (t)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)上計(jì)算的旋轉(zhuǎn)相位角，50-7)為前l(fā)步驟計(jì)算的旋轉(zhuǎn)相位角。
5、 如權(quán)利要求2中所述的頻率測(cè)量裝置，其特征在于， 所述可變加速系數(shù)Nf為0 1之間的數(shù)(包括0和1)。
6、 如權(quán)利要求1中所述的頻率測(cè)量裝置，其特征在于，包括使用1周期以上的所述動(dòng)態(tài)頻率計(jì)算結(jié)果并利用移動(dòng)平均法對(duì)動(dòng)態(tài)頻 率進(jìn)行平均的頻率移動(dòng)平均值計(jì)算單元。
7、 如權(quán)利要求1中所述的頻率測(cè)量裝置，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)頻率計(jì)算單元測(cè)量的動(dòng)態(tài)頻率為規(guī)定的閾值以上或以下時(shí)，使電 力系統(tǒng)的斷路器(CB)跳閘，從而實(shí)施系統(tǒng)保護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種頻率測(cè)量裝置，用積分法求出電壓旋轉(zhuǎn)矢量的振幅、弦長(zhǎng)和旋轉(zhuǎn)相位角，進(jìn)而求旋轉(zhuǎn)相位角變化率和旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)加速度變化率，通過(guò)逐步判別頻率變化率，從而測(cè)量動(dòng)態(tài)頻率。
文檔編號(hào)G01R23/00GK101479612SQ20078002454
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月19日
發(fā)明者關(guān)建平 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社