一種電力系統(tǒng)頻率偏移時(shí)信號(hào)相角的測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力系統(tǒng)頻率偏移時(shí)信號(hào)相角的測量方法，其特征在于：包括以下步驟：一、電力系統(tǒng)信號(hào)的采樣；二、信號(hào)的偏π/4直角坐標(biāo)映射；三、頻率偏移百分比的計(jì)算;四、頻率偏移的修正；五、電力系統(tǒng)信號(hào)相量的計(jì)算。目前傳統(tǒng)的離散傅里葉變換(DFT)相角測量方法在精度方面效果不佳，尤其在頻率擾動(dòng)情況下離散傅里葉變換方法的相角誤差較大，本發(fā)明方法利用坐標(biāo)系中坐標(biāo)軸的正交特性以及四相平衡關(guān)系，對(duì)相角誤差中的動(dòng)態(tài)相角誤差盡可能地削減該方法對(duì)動(dòng)態(tài)相角誤差進(jìn)行了較好的修正，使得相角測量的精確度得到提高。該算法在保證頻率跟蹤測量精度的前提下，對(duì)含有各種干擾的電力信號(hào)也具有良好的測量能力。
【專利說明】一種電力系統(tǒng)頻率偏移時(shí)信號(hào)相角的測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及涉及電力系統(tǒng)的輔助設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種電力系統(tǒng)頻率偏 移時(shí)信號(hào)相角的測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 同步相量測量概念最早來源于上世紀(jì)70年代美國學(xué)者A. G. Phadke等人對(duì)"對(duì)稱 分量法距離保護(hù)"的研究，由于故障線路兩端同步測量的需要，促成了在統(tǒng)一時(shí)間參考下 進(jìn)行異地同步測量的實(shí)現(xiàn)，并逐步發(fā)展成為同步相量測量技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到推廣應(yīng) 用。為強(qiáng)化對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定的監(jiān)測與控制，國家電力調(diào)度通信中心于2004年頒布了《電力 系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，這對(duì)于同步相量測量技術(shù)在國內(nèi)的推廣應(yīng)用提供了強(qiáng) 有力的規(guī)范與依據(jù)。在此推動(dòng)下，目前已有多個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在國內(nèi)不同電網(wǎng)得到采 用，近400個(gè)同步相量測量裝置已取得良好運(yùn)行效果。經(jīng)過多年運(yùn)行，結(jié)果表明同步相量 測量裝置不僅能實(shí)時(shí)提供精確的相量與功角數(shù)據(jù)，還能實(shí)時(shí)、完整地記錄電網(wǎng)運(yùn)行過程中 發(fā)生的各類非正常工況，成為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)手段與工具。
[0003] 隨著數(shù)字信號(hào)處理器技術(shù)的不斷進(jìn)步，其處理速度和處理精度已經(jīng)足夠滿足電 力系統(tǒng)應(yīng)用的需求，同步相量測量算法的精度成為影響同步相量測量技術(shù)應(yīng)用效果的關(guān) 鍵所在。多年來，為提高同步相量裝置的測量精度并使之滿足動(dòng)態(tài)情況下工程應(yīng)用的要 求，國內(nèi)外學(xué)者提出了多種相量測量算法。傳統(tǒng)的離散傅里葉變換（DFT)相角測量方法主 要通過對(duì)采樣數(shù)據(jù)直接進(jìn)行離散傅里葉變換，得到基波正序分量，然后通過公式求得基波 相角。該算法在抗諧波干擾性上具有明顯優(yōu)勢(shì)，但僅能在頻偏較小時(shí)保證測量的精度，而 一旦信號(hào)頻率出現(xiàn)較大波動(dòng)，其準(zhǔn)確性難以保證，不利于在線應(yīng)用。

【權(quán)利要求】
1. 一種電力系統(tǒng)頻率偏移時(shí)信號(hào)相角的測量方法，其特征在于：包括以下步驟： 一、 電力系統(tǒng)信號(hào)的米樣；
二、 信號(hào)的偏31/4直角坐標(biāo)映射； 選取直角坐標(biāo)系的X軸正方向?yàn)?°方向，將其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)Ji/4、3ji/4,將其順時(shí)針旋 轉(zhuǎn)31 /4、3 /4,其中2個(gè)反相的偏/4和2個(gè)反相的偏3 /4構(gòu)成偏/4直角坐標(biāo)系； 以此為基準(zhǔn)，初相滯后0°方向Ji/4的信號(hào)相量為a相，初相滯后a相90°的信號(hào)相 量為b相，初相滯后b相90°的信號(hào)相量為c相，初相滯后c相90°的信號(hào)相量為d相， 則電力系統(tǒng)信號(hào)在偏31/4直角坐標(biāo)下表為：
(2)、利用二次最佳平方逼近進(jìn)行簡化得
四、 頻率偏移的修正； 在〇°方向相量表達(dá)式不變的情況下，若A <0.02%則可跳過此步，當(dāng)A彡0.02% 時(shí)，需要對(duì)偏n/4直角坐標(biāo)映射進(jìn)行修正計(jì)算，則電力系統(tǒng)信號(hào)在偏/4直角坐標(biāo)下對(duì)頻 率偏移的修正映射為：
五、 電力系統(tǒng)信號(hào)相量的計(jì)算； 將0°方向的正序分量作為偏31/4直角坐標(biāo)系的正序分量，根據(jù)序分量公式，得到正 序分量：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力系統(tǒng)頻率偏移時(shí)信號(hào)相角的測量方法，其特征在 于：步驟三的（1)步驟中，所述用三點(diǎn)法求出基波頻率f?具體包括以下步驟：由于
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力系統(tǒng)頻率偏移時(shí)信號(hào)相角的測量方法，其 特征在于：步驟三的⑵步驟中，利用二次最佳平方逼近對(duì)式（5)進(jìn)行簡化：假設(shè)

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電力系統(tǒng)頻率偏移時(shí)信號(hào)相角的測量方法，其特征 在于：步驟四頻率偏移修正的具體過程為：在0°方向相量表達(dá)式不變的情況下，若入 <0.02%則可跳過此步。當(dāng)入>0.02%時(shí)，頻率偏移會(huì)對(duì)相量計(jì)算產(chǎn)生影響，需要對(duì)偏 ^ /4直角坐標(biāo)映射進(jìn)行修正計(jì)算，

上式（13)的第一部分K1表示信號(hào)頻率&在理想條件下A f = 0,即A = 〇,輸入信號(hào) 的實(shí)際幅值#和初相角小，但在實(shí)際電網(wǎng)中，系統(tǒng)的頻率在額定頻率上下小幅度浮動(dòng)， 容易引起非同步采樣，第二部分K2為非同步采樣引起的幅值變化的系數(shù)，第三部分K3為系 統(tǒng)頻率發(fā)生偏移下相角變化的比例系數(shù)，第四部分K4表示系統(tǒng)頻偏△ f?信號(hào)幅值和相角的 旋轉(zhuǎn)偏移量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力系統(tǒng)頻率偏移時(shí)信號(hào)相角的測量方法，其特征在 于：步驟二中，選取直角坐標(biāo)系的X軸正方向?yàn)?°方向，將其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)Ji/4、3 Ji/4,形成 a軸和b軸；將其順時(shí)針旋轉(zhuǎn)/4、3 /4,形成d軸和c軸。2個(gè)反相的偏/4的a軸和c 軸,和2個(gè)反相的偏3 /4的b軸和d軸構(gòu)成偏/4直角坐標(biāo)系。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力系統(tǒng)頻率偏移時(shí)信號(hào)相角的測量方法，其特征在 于：步驟一的（2)步驟中，其中N為每周波采樣點(diǎn)數(shù)，需要取為4的倍數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01R23/12GK104360156SQ201410616307
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】朱超, 陳昊, 施濤, 劉永 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司檢修分公司