專利名稱：同步相量測定裝置及使用該裝置的母線間相位角差測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釆用由動態(tài)頻率測定方法得到的實時頻率的同步相量測定裝 置及使用該裝置的母線間相位角差測定裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電力系統(tǒng)內(nèi)的復(fù)雜化趨勢，要求有高可靠性和高精度的電力系統(tǒng)的控制保護，特別是同步相量及母線間相位角差測定裝置(PMU: Phasor Measurement Unit)的性能的提高的必要性越來越高。向來，這種使用于電力系統(tǒng)控制保護的同步相量測定裝置主要有基準(zhǔn)波比 較方式和1周期積分方式?；鶞?zhǔn)波比較方式在PMU內(nèi)部具有系統(tǒng)額定頻率的 基準(zhǔn)波和GPS時刻，將輸入數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)波進行比較，將其差分作為同步相量 (Phasor)?；鶞?zhǔn)波方式的存在問題是，由于是只一點的差分計算方式(相同 時刻的輸入數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)波點的差分計算)，誤差非常大，雖然進行平均等處理， 但是不能夠得到穩(wěn)定的數(shù)值(參照非專利文獻l)。另一方面，1周期積分方式用1周期的積分運算計算自己一端的同步相量。 1周期積分方式的計算式如下所示。 〔數(shù)1)K '婦爭乂,掘(,V:相量表現(xiàn)、Vk:取樣數(shù)據(jù)、N:每1周期的取樣數(shù)、e:取樣角這種方式存在著在系統(tǒng)頻率偏離額定頻率的情況下上述計算式的計算誤差非常大的問題(參照非專利文獻2)。這樣，當(dāng)前的兩種方式都是在實數(shù)瞬時值的基礎(chǔ)上模擬交流波形，例如用 傅立葉變換對電壓瞬時值波形進行分解，提取其中的基波(同步相量)，其后 求出基波頻率的方法，而且也有必要根據(jù)頻率一增益曲線進行各交流電量的修 正。這樣，在已有的方法中，為了導(dǎo)入傅立葉變換、頻率一增益修正處理、平 均化處理等延遲時間要素，不能夠得到實時測量值，存在不能夠高速、高精度 測定同步相量以及母線間的相位角差的缺點。非專利文獻1:《IEEE Standard for Synchrophasors》C37.118-2005 非專利文獻2:《IEEJTans.PE，Vo1.123、 No.l2,ppl471-1479,2003》 專利文獻3: PCT/JP2007/052967(本發(fā)明的在先申請)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述存在問題而作出的，本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)利用由本 發(fā)明人已經(jīng)提出的動態(tài)頻率測定方法得到的實時頻率，高速、高精度測定同步 相量以及母線間的相位角差的測定裝置。本發(fā)明的目的還在于，實現(xiàn)能夠通過使用上述同步相量測定裝置測定的當(dāng) 前時刻的同步相量，測定當(dāng)前時刻的電壓畸變度，簡單地區(qū)別頻率偏差和噪聲 的系統(tǒng)保護控制。本發(fā)明的同步相量測定裝置的特征是，包括測定關(guān)于系統(tǒng)的電壓的時間 序列數(shù)據(jù)的電壓測定單元；用積分方法從上述電壓測定單元測得的時間序列數(shù) 據(jù)求出電壓旋轉(zhuǎn)矢量的振幅、弦長以及旋轉(zhuǎn)相位角，判別每一步的頻率變化率， 以此計算出實時頻率的頻率計算單元；用上述實時頻率和輸入電壓瞬時值時間 序列數(shù)據(jù)，用最小二乘法計算推定正弦波系數(shù)參數(shù)的電壓瞬時值時間序列推定 數(shù)據(jù)和電壓有效值的電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)與電壓有效值計算單元；以 及用上述電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)與上述電壓有效值計算出同步相量的 同步相量計算單元。本發(fā)明是借助于先前提出的旋轉(zhuǎn)相位角頻率測定方法求出實時的動態(tài)頻 率，以其為基礎(chǔ)求出同步相量的發(fā)明，能夠利用實時測定值高速、高精度地測 定同步相量以及母線間的相位角差。而且即使是在存在噪聲和電壓閃變的電力系統(tǒng)中也能夠高速、高精度地測定同步相量以及母線間的相位角差，對電力系 統(tǒng)的控制保護裝置的性能的提高作出貢獻。


圖1表示同步相量和母線間相位角差的測定裝置的結(jié)構(gòu)。 圖2是說明本發(fā)明實施形態(tài)1進行的同步相量測定動作的流程圖。 圖3是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的同步相量的波形的波形圖。 圖4是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的電壓畸變度的波形圖。 圖5是對本發(fā)明實施形態(tài)2的兩母線間的同步相量的相位角差進行計算的 流程圖。 .圖6是說明同步相量的正向模式的矢量圖。 —圖7是說明同步相量的逆向模式的矢量圖。 圖8是說明同步相量的反轉(zhuǎn)模式1的矢量圖。 圖9是說明同步相量的反轉(zhuǎn)模式2的矢量圖。圖10是說明實施形態(tài)2的母線間的同步相量的相位角差正向模式的矢量圖。圖11是說明實施形態(tài)2的母線間的同步相量的相位角差逆向模式的矢量圖。圖12是說明實施形態(tài)2的母線間的同步相量的相位角差正逆向模式的矢量圖。圖13是說明實施形態(tài)2的母線間的同步相量的相位角差逆正向模式的矢量圖。圖14是說明實施形態(tài)2的母線間的同步相量的相位角差鎖存模式1的矢 量圖。圖15是說明實施形態(tài)2的母線間的同步相量的相位角差鎖存模式2的矢量圖。圖16是表示實施形態(tài)2的母線間的同步相量的相位角差的波形圖。 圖17是表示實施形態(tài)2的母線間的同步相量的相位角差模式的時間序列 變化圖。
具體實施方式
下面參照附圖對本發(fā)明的理想的實施形態(tài)進行說明。 實施形態(tài)1圖1表示本發(fā)明的同步相量與母線間相位角差測定裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖中A、 B、 C為母線名稱，PT是測量用的變壓器。l表示測定作為本發(fā)明的對象的自 己一端的同步相量以及母線間相位角差的裝置，2表示測定另一端的同步相量 以及母線間相位角差的裝置(PMU)，分別由具有以下各種功能單元的計算機 構(gòu)成。 一艮P、 3為輸入上述測量用的變壓器PT的實測時間序列數(shù)據(jù)的電壓測定單 元，4為將上述時間序列的模擬數(shù)據(jù)改變?yōu)闀r間序列的數(shù)字數(shù)據(jù)的A/D變換單 元，5是上述另一端的同步相量與GPS時間的接收單元，6是利用本發(fā)明人已 經(jīng)提出的動態(tài)頻率測定方法測定系統(tǒng)的實時頻率的頻率計算單元，是用積分方 法根據(jù)有關(guān)系統(tǒng)的電壓/電流的時間序列數(shù)據(jù)求出電壓旋轉(zhuǎn)矢量的振幅、弦長、 以及旋轉(zhuǎn)相位角，判別每一步的頻率變化率，以此計算出實時頻率。7是輸入電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)與輸入電壓有效值計算單元，用上 述實時頻率和輸入電壓瞬時值時間序列數(shù)據(jù)，用最小二乘法推定輸入電壓的正弦波系數(shù)參數(shù)，之后用根據(jù)其推定的正弦波系數(shù)參數(shù)計算出一個周期的正弦波 數(shù)據(jù)(計算的時間間隔為實測頻率的1/4N) 。 8是用當(dāng)前時刻的電壓推定值與 電壓有效值計算出同步相量的當(dāng)前時刻同步相量計算單元，9是當(dāng)前時刻電壓 畸變度計算單元，用于定義電壓畸變度指標(biāo)，計算出電壓畸變度指標(biāo)。10是母線間的同步相量GPS時間辨認單元，是對各測量值分別賦予GPS 標(biāo)記，在計算母線間同步相量相位角差時，辨認兩端的GPS標(biāo)記的單元。11是母線間同步相量相位角差計算單元，是如下所詳細敘述，對幾個模式 進行分類，用與各模式對應(yīng)的計算式計算出同步相量的相位角差的單元。12是顯示上述計算結(jié)果的界面，13是存儲測量值的存儲單元，14是將測 量結(jié)果發(fā)送到其他控制保護裝置的測量結(jié)果發(fā)送單元。下面根據(jù)示于圖2的流程圖對上述同步相量測定裝置的詳細功能進行說 明。在測量中將基波分割為4N (N為正整數(shù))。下面的展開是釆用N二3、 12分割，電氣角度為30度，T二0.00簡889秒(60Hz系統(tǒng))、T=0.001666667 秒(50Hz系統(tǒng))。N較大時測量精度高，但是計算時間長。根據(jù)CPU性能選 擇適當(dāng)?shù)腘。首先，步驟101是利用上述電壓測定單元3通過取樣測定電壓的瞬時值， 同時利用A/D變換單元進行A/D變換的步驟。 電路的電壓瞬時值可以如下所述表示。根據(jù)傅立葉變換，電壓瞬時值可以如下所述表示。(相電壓或線電壓都可 以，下面的說明使用相電壓) (數(shù)2)<formula>formula see original document page 8</formula>其中，V為基波電壓有效值，CO為基波角速度，(p為基波電壓的初始相位，Vk是k次諧波的電壓有效值，(Ok是k次諧波的電壓角速度，cpk是k次諧波電 壓的初始相位，M是任意大小的正整數(shù)。也就是說，電壓瞬時值由電壓基波分量和多個電壓諧波分量構(gòu)成。電壓旋轉(zhuǎn)矢量可以分為下面的實數(shù)部和虛數(shù)部。<formula>formula see original document page 8</formula>還有，在下述公式的展開中，為了簡化，V是指、e。下述步驟102是測定實時頻率的步驟，用本發(fā)明人先前提出的動態(tài)頻率測 定方法計算出實時頻率。也就是說，用積分方法計算出電壓旋轉(zhuǎn)矢量的振幅、 弦長以及旋轉(zhuǎn)相位角，計算出上述旋轉(zhuǎn)矢量的旋轉(zhuǎn)加速度，再計算出上述旋轉(zhuǎn) 矢量的旋轉(zhuǎn)加速度變化率，并用上述旋轉(zhuǎn)相位角變化量計算出頻率變化量，根 據(jù)前一步的頻率與當(dāng)前時刻的頻率之間的變化量計算出動態(tài)頻率。詳細情況參照本申請的在先申請即PCT/JP2007/052967。步驟103是計算相電壓瞬時值的時間序列推定數(shù)據(jù)的步驟，利用最小二乘 法計算各相的相電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)。下面對其具體的計算例進行說 明。基波電壓瞬時值可以用下式表達。 〔數(shù)4)v(O = V^cos— + p) - cos必/ +尸2 sin o// 其中，co為角速度，如下所述計算。其中，f為實測實時頻率，每步驟進行更新.下面用式(3)構(gòu)建下述矩陣數(shù)據(jù)。 (數(shù)5)其中，電壓實測時間序列數(shù)據(jù)如下所述。(3)LVI2J當(dāng)前時刻的電壓實測瞬時值為v12t 推定計算的系數(shù)行列式如下所示。 〔數(shù)6)cos&>/2 sin —各點的時間利用下式計算。f", A-o,2'…,ii, ,a = o固定的時間間隔如下所述計算, T i i ii4W/。
12 60 系數(shù)行列式如下所示。 (數(shù)7)用最小二乘法如下所述計算系數(shù)。(5)(6>(7)(8)(9)(10)(11)電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)如下所述計算<(數(shù)8)步驟104是當(dāng)前時刻的電壓有效值的計算步驟。 當(dāng)前時刻的電壓有效值用下式計算。F(,)= 丄『v、c//- l一》、 U6)下面計算當(dāng)前時刻的移動平均值。本發(fā)明在一個周期的取樣期間取移動平 均值，取樣時間較長時數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性較好。步驟105是用上述當(dāng)前時刻的電壓有效值和當(dāng)前時刻的電壓推定值計算當(dāng) 前時刻的同步相量的步驟，當(dāng)前時刻的同步相量用下式計算。還有，上述當(dāng)前 時刻的電壓有效值采用其移動平均值。 (數(shù)9)a(/)"os-' {》1.} (18)計算出的數(shù)值的單位是弧度，如果乘以系數(shù)180/兀，單位就是度(degree)。 以下的計算式以度為單位。 -如果采用本發(fā)明的同步相量測定裝置，則通過使用作為動態(tài)頻率的實時頻 率，電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)以及電壓推定值的計算精度就會大幅度提 高，而且實時電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)是用最小二乘法計算的推定數(shù)據(jù) (完全的正弦波數(shù)據(jù))，因此在電壓振幅(電壓有效值)中能夠使頻率變動與 電壓閃變的影響大大減小。步驟106是當(dāng)前時刻的電壓畸變度計算步驟，當(dāng)前時刻的電壓畸變度利用 當(dāng)前時刻的電壓實測瞬時值和當(dāng)前時刻的電壓推定值用下式進行計算。 (數(shù)10)(19)#』) VlK洲(,)在這里，eso是error of synchrophasor (同步相量的誤差)的縮寫。v,2是 當(dāng)前時刻的電壓實測瞬時值，vest (t)是當(dāng)前時刻的電壓測定值。當(dāng)前時刻電壓畸變度計算步驟106是用于定義誤差指標(biāo)，計算誤差指標(biāo)的 步驟。向來，誤差指標(biāo)，例如非專利文獻1的TVE (total vector error;總矢量10誤差)指標(biāo)定義為 (數(shù)11) m、Xr(n)和Xi(n)為實測瞬時值，^和Xi為裝置具有的基波的數(shù)據(jù)。根據(jù)該式，例如在沒有閃變的變動頻率(假定額定頻率為60Hz，變動頻 率為62Hz)，上述TVE的計算結(jié)果必定存在零以外的計算值。因此在TVE 不為零的情況下，不能夠區(qū)別是頻率變動引起的，還是電壓閃變引起的。而在上述式(19)所示的本發(fā)明的電壓畸變度計算式中，在沒有閃變的變 動頻率進行測定的情況下，電壓畸變度eos (t)為零，但是在電壓波形中存在 電壓波形閃變等畸變的情況下，存在電壓畸變度eos (t)。從而，電壓畸變度 只在電壓波形閃變等畸變存在時才能被測定，近年來，作為越來越受到重視的 電力品質(zhì)監(jiān)視的一環(huán)，電壓畸變度成了電壓波形畸變監(jiān)視的有效指標(biāo)。在步驟107中，對是否結(jié)束進行判定。在沒有結(jié)束的情況下，返回步驟101。下面對本發(fā)明的模擬結(jié)果進行考察。圖3是同步相量的模擬波形，細線所示的是相電壓瞬時值(v)，而粗線 所示的是根據(jù)本發(fā)明進行測定的同步相量(cO 。還有，表示的是設(shè)計頻率為 60Hz,輸入頻率為63Hz的情況。同步相量通常為正數(shù)，形成在0 180度增 大后反轉(zhuǎn)，在180 0度減少的圖形，又，圖4是電壓畸變度的模擬波形，設(shè)計頻率為60Hz，輸入頻率為63Hz， 而且使輸入電壓振幅的0.1%的隨機噪聲值載于63Hz的正弦波上進行測定，得 到如圖所示的電壓畸變度測定結(jié)果。借助于此，能夠顯著地顯示電壓波形閃變 等畸變存在時的情況。實施形態(tài)2下面根據(jù)圖5所示的流程圖對母線間同步相量相位角差測定裝置的詳細功 能迸行說明。首先對本說明書中使用的幾個單詞進行說明。同步相量是用與時間一起在復(fù)數(shù)平面上旋轉(zhuǎn)電壓旋轉(zhuǎn)矢量表示的矢量，其 實數(shù)部(x軸上的投影)是是電壓實數(shù)瞬時值。又，關(guān)于同步相量變化模式， 上述電壓旋轉(zhuǎn)矢量的角度連續(xù)增大(從0度到180度)時，將同步相量變化模 式定義為正向模式(increasing mode)。反之，在上述電壓旋轉(zhuǎn)矢量的角度連續(xù)減小(從180度到0度)時，將同步相量變化模式定義為逆向模式(decreasing mode)。將其他情況下的同步相量變化模式定義為反轉(zhuǎn)模式(reversing mode)。 所謂同步相量相位角差變化模式是指求出母線間同步相量相位角差時使 用的參數(shù)，兩母線間的同步相量變化模式同時為正向時，將同步相量相位角差 變化模式定義為正向模式(increasing mode)。兩母線間的同步相量變化模式 同時為逆向時，將同步相量相位角差變化模式定義為逆向模式(decreasing mode)。自己一端的同步相量變化模式為正向，另一端的同步相量變化模式為逆向 時，將同步相量相位角差變化模式定義為正逆向模式。自己一端的同步相量變 化模式為逆向，另一端的同步相量變化模式為正向時，將同步相量相位角差變 化模式定義為逆正向模式。其他情況下的同步相量相位角差變化模式定義為鎖 存模式。所謂鎖存模式意味著母線間相位角差通過計算兩個同步相量的差分得 到，但是一個同步相量的變化模式反轉(zhuǎn)時，該同步相量與其他同步相量的差分 不能夠確定，因此將前面的步驟的相位角差的計算結(jié)果鎖存。圖6表示同步相量變化模式為正向模式時的矢量圖。如上所述，在滿足下 述條件的情況下，判定為當(dāng)前時刻的同步相量為正向模式(increasing mode)。也就是說，所謂同步相量正向模式在0 180度間，同步相量的相位角連 續(xù)增大。〔數(shù)12) ("_ (,-7')>0a(f-r)-a('-2r)>0. 加)其中，a (t)是當(dāng)前時刻的同步相量，a (t—T)是一個步驟前的同步相量， a (t—2T)是兩個步驟前的同步相量。圖7表示同步相量變化模式為逆向模式時的矢量圖。在滿足下述條件的情 況下，判定為當(dāng)前時刻的同步相量為逆向模式(decreasing mode)。也就是說，所謂同步相量逆向模式在0 180度間，同步相量的相位角連 續(xù)減小。(數(shù)13〕<formula>formula see original document page 13</formula>
在其他情況下，當(dāng)前時刻的同步相量被定義為反轉(zhuǎn)模式(reversing mode)。 圖8表示同步相量反轉(zhuǎn)模式1的矢量圖。圖9表示同步相量反轉(zhuǎn)模式2的矢量 圖。在這里，表示兩種反轉(zhuǎn)模式，但是根據(jù)測量取樣間隔的大小，也可以有其 他樣式(pattern)的反轉(zhuǎn)模式(reversing mode)。 (數(shù)14〕
下面返回圖5，對母線間的同步相量相位角差測定裝置的詳細功能進行說 明。還有，在圖1中，以母線A為自己一端時，a, (t)為自己一端的相量， 以母線B為另一端時，a2 (t)為另一端的相量。以下對圖5的各步驟進行說明。
步驟201是另一端的同步相量與GPS時間接收步驟，接收通過通信線路 從另一端的PMU裝置發(fā)送的另一端的同步相量測定結(jié)果(絕對相位角的大小) 所對應(yīng)的GPS時間的時間序列數(shù)據(jù)。
步驟202是辨認上述步驟接收的GPS時間的時間序列數(shù)據(jù)與自己一端具 有的GPS時間的時間序列數(shù)據(jù)的步驟。
步驟203是確定自己一端的同步相量變化模式的步驟，用當(dāng)前時刻(兩者 的時間辨認后的當(dāng)前時刻)的自己一端的同步相量測定結(jié)果(絕對相位角)、 一個步驟前的自己一端的同步相量的測定結(jié)果(絕對相位角)、以及兩個步驟 前的自己一端的同步相量的測定結(jié)果(絕對相位角)，確定自己一端的同步相 量變化模式。
步驟204是確定另一端的同步相量變化模式的步驟，用來自接收的時間序 列數(shù)據(jù)的當(dāng)前時刻的另一端的同步相量測定結(jié)果(絕對相位角)、 一個步驟前 的另一端的同步相量的測定結(jié)果(絕對相位角)、以及兩個步驟前的另一端的 同步相量的測定結(jié)果(絕對相位角)，確定另一端的同步相量變化模式。步驟 205是判斷同步相量的相位角差是否是正向模式的步驟，在兩母線的同步相量 變化模式同時為正向模式(圖10)的情況下，將同步相量相位角差變化模式定 義為正向模式，然后進入步驟206。在其他情況下則進入步驟207。 〔數(shù)15〕步驟206是計算正向模式中的同步相量相位角差的步驟，用圖IO所示的 母線間同步相量相位角差正向模式的矢量圖，根據(jù)下式計算出當(dāng)前時刻的自己 一端的同步相量Od (t)與另一端的同步相量(X2 (t)的相位角差。 Aff"f)-a,(f)-aj(/) (22)
計算結(jié)束之后，進入步驟214。 〔數(shù)16〕
另一方面，步驟207是判斷同步相量相位角差是否是逆向模式的步驟，在 兩母線的同步相量變化模式同時為逆向模式(圖11)的情況下，將同步相量相 位角差變化模式定義為逆向模式，然后進入步驟208。在其他情況下則進入步 驟209。在步驟208計算逆向模式中的同步相量相位角差，用圖ll所示的母線 間同步相量相位角差逆向模式的矢量圖，根據(jù)下式計算出當(dāng)前時刻的自己一端
的同步相量A (t)與另一端的同步相量(X2 (t)的相位角差。 AW) = (23)
計算結(jié)束后，進入步驟214。 (數(shù)17〕
又，步驟209是判斷同步相量相位角差是否是正逆向模式的步驟，在自己 一端的同步相量模式為正向，另一端的同步相量模式為逆向的情況下(圖12 的情況下)，進入步驟210。在其他情況下則進入步驟211。步驟210是計算 正逆向模式中的同步相量相位角差的步驟，用圖12所示的母線間同步相量相 位角差正逆向模式的矢量圖，根據(jù)下式計算出當(dāng)前時刻的自己一端的同步相量 a, (t)與另一端的同步相量oc2 (t)的相位角差。
A"u(f) =+C, (f) (24)
計算結(jié)束后，進入步驟214。 〔數(shù)18)
步驟211是判斷同步相量相位角差是否是逆正向模式的步驟，在自己一端 的同步相量模式為逆向，另一端的同步相量模式為正向的情況下(圖13的情 況下)，進入步驟212。在其他情況下則進入步驟213。在步驟212，計算逆正 向模式中的同步相量相位角差，用圖13所示的母線間同步相量相位角差逆正 向模式的矢量圖，根據(jù)下式計算出當(dāng)前時刻的自己一端的相量a, (t)與另一
14端的同步相量CC2 (t)的相位角差。
<formula>formula see original document page 15</formula>(25)
計算結(jié)束后，進入步驟214。 (數(shù)19)
步驟213是鎖存模式中將同步相量相位角差的鎖存的步驟，當(dāng)前時刻自己 一端的同步相量與另一端的同步相量的相位角差將一個步驟前的值鎖存。
厶",:(/)-Aa"f-r) (26)
圖14是母線間的同步相量的相位角差鎖存模式1的矢量圖。圖15是母線 間的同步相量的相位角差鎖存模式2的矢量圖。在這里表示兩種鎖存模式，但 是根據(jù)測量取樣間隔的大小和母線間同步相量相位角差的值，也可以有其他種 類的鎖存模式。計算結(jié)束后，進入步驟214。
最后，利用步驟214判斷是否結(jié)束。在沒有結(jié)束的情況下，返回步驟203。
下面對本實施形態(tài)2的模擬結(jié)果進行考察。
圖16是模擬上述實施形態(tài)2的母線間的同步相量的相位角差的波形圖， 模擬條件如下所述。母線A和母線B的規(guī)定的系統(tǒng)額定頻率為60Hz，兩個PMU 的設(shè)計頻率為基波60Hz。在取樣頻率將基波分為12份，計算間隔為電氣角度 30度，T= 1/60/12 = 0.00138889.秒。兩條母線的實際輸入頻率為63Hz，兩條 母線的輸入電壓波形為沒有閃變的完全的正弦波，母線A與母線B的輸入數(shù) 據(jù)的初期相位角的的差分為80度。
從圖16可知，母線A與母線B的同步相量的絕對相位角從0擴大到180 度，然后反轉(zhuǎn)，從180度減少到0度，又再度反轉(zhuǎn)擴大。這樣地在0到180度 之間振動。盡管有頻率變動(額定頻率60Hz以外的63Hz)，兩條母線之間的 相位角差的測定結(jié)果為80度的直線，沒有成為以往方法那樣的脈沖狀，數(shù)值 上是穩(wěn)定的。 〔數(shù)20〕
圖17表示與圖16—樣的情況下的母線間同步相量相位角差模式的時間序 列變化圖。圖中縱軸表示模式的種類，橫軸表示時間。模式數(shù)值編號如下所述 決定。
模式1為正向模式，母線A和母線B的相位角差按照式(22)計算。(母線A的絕對相位角為a, (t)，母線B的絕對相位角a2 (t)，母線A與母線B
的相位角差為a,2 (t)。)
模式2為逆向模式，母線A與母線B的相位角差按照式(23)計算。 模式3為正逆向模式，母線A與母線B的相位角差按照式(24)計算。 模式4為逆正向模式，母線A與母線B的相位角差按照式(25)計算。 模式5為鎖存模式，母線A與母線B的相位角差將一個步驟前的值(式 (26))鎖存。
還有，在這里用30度取樣測定，而在利用別的取樣間距(例如7.5度取樣) 的情況下，母線間同步相量相位角差為相同的結(jié)果，但是母線間同步相量相位 角差模式的時間序列圖不同。都存在正向模式、逆向模式、正逆向模式、逆正 向模式、鎖存模式這5種模式，這一點是不變的。
工業(yè)上的實用性
本發(fā)明除了可以使用于上述電力系統(tǒng)控制保護裝置外，也可以使用于例如 電力系統(tǒng)長周期動搖控制裝置、電力系統(tǒng)失調(diào)檢測繼電保護裝置。
權(quán)利要求
1.一種同步相量測定裝置，其特征在于，包括測定關(guān)于系統(tǒng)的電壓的時間序列數(shù)據(jù)的電壓測定單元；用積分方法從由所述電壓測定單元測得的時間序列數(shù)據(jù)求出電壓旋轉(zhuǎn)矢量的振幅、弦長以及旋轉(zhuǎn)相位角，通過判別每一步的頻率變化率以計算出實時頻率的頻率計算單元；用所述實時頻率和各相分量的電壓瞬時值時間序列數(shù)據(jù)，用最小二乘法計算推定正弦波系數(shù)參數(shù)的電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)和電壓有效值的電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)與電壓有效值計算單元；以及用所述電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)與所述電壓有效值計算出同步相量的同步相量計算單元。
2. 如權(quán)利要求l所述的同步相量測定裝置，其特征在于， 用電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)vest (t)和作為所述電壓有效值的移動平均值V, (t)，借助于下式計算出所述同步相量a (t)，"(')=cos〖7i^}
3. 如權(quán)利要求i所述的同步相量測定裝置，其特征在于，包括用所述計算 出的同步相量和電壓有效值以及電壓實測值，計算電壓畸變度的電壓畸變度計算單元。
4. 如權(quán)利要求3所述的同步相量測定裝置，其特征在于，用當(dāng)前時刻的電壓實測瞬時值V,2和當(dāng)前時刻電壓推定值Vest (t)，借助于下式計算出所述電壓畸變度eos (t)，、 -i, 、—cos { /r，")#』
5. —種母線間相位角差測定裝置，使用權(quán)利要求1所述的同步相量測定裝置，所述同步相量測定裝置的特征是包括計算多條母線的各條的同步相量的 同步相量計算單元；辨認規(guī)定的母線的GPS時間的時間序列數(shù)據(jù)與其他母線 的GPS時間的時間序列數(shù)據(jù)的母線間同步相量GPS時間辨認單元；以及通過 確定所述兩條母線的同步相量的變化模式，計算母線間的同步相量的相位角差 的母線間同步相量相位角差計算單元。
6.如權(quán)利要求5所述的母線間相位角差測定裝置，其特征在于，將周期性 變化的同步相量的變化模式定義為正向模式、逆向模式、反轉(zhuǎn)模式，還將母線 間同步相量相位角差模式定義為正向模式、逆向模式、正逆向模式、逆正向模 式、鎖存模式，通過這樣計算出母線間同步相量相位角差。
全文摘要
用實測頻率和電壓瞬時值時間序列數(shù)據(jù)，用最小二乘法計算電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)和當(dāng)前時刻的電壓推定值。用計算出的電壓瞬時值時間序列推定數(shù)據(jù)求出當(dāng)前時刻的電壓有效值，用該當(dāng)前時刻的電壓有效值和當(dāng)前時刻的電壓推定值，求出當(dāng)前時刻的同步相量和電壓畸變度，還求出母線間的同步相量的相位角差。
文檔編號G01R25/00GK101595390SQ20078005047
公開日2009年12月2日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者關(guān)建平 申請人:三菱電機株式會社