電氣量測(cè)定裝置及電氣量測(cè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣量測(cè)定裝置及電氣量測(cè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著電力系統(tǒng)內(nèi)的潮流日益復(fù)雜，要求高可靠性且高品質(zhì)的電力供應(yīng)，特 別是提高用于測(cè)定電力系統(tǒng)的電氣量（交流電氣量）的交流電氣量測(cè)定裝置的性能的必要 性變得越來越高。
[0003] 以往，作為這種交流電氣量測(cè)定裝置，具有例如下述專利文獻(xiàn)1、2所示的裝置。在 專利文獻(xiàn)1(廣域保護(hù)控制測(cè)量系統(tǒng)）及專利文獻(xiàn)2(保護(hù)控制測(cè)量系統(tǒng)）中，揭示了將相 位角的變化分量（微分分量）作為偏離額定頻率（50Hz或60Hz)的變化量來求得實(shí)際系統(tǒng) 的頻率的方法。
[0004] 在這些文獻(xiàn)中，揭示了以下公式作為求得實(shí)際系統(tǒng)的頻率的計(jì)算式，下述非專利 文獻(xiàn)1中也示出了這些計(jì)算式。
[0005] 27rAf=d(p/dt f (Hz) = 60+A f
[0006] 另外，下述專利文獻(xiàn)3為本申請(qǐng)發(fā)明人的在先專利發(fā)明，該發(fā)明的內(nèi)容將在后文 中適當(dāng)進(jìn)行敘述。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開2009 - 65766號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開2009 - 71637號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 :日本專利第4874438號(hào)公報(bào) 非專利文獻(xiàn)
[0008] 非專利文獻(xiàn) 1 :非專利文獻(xiàn) 1 :〃IEEE Standard for Power Synchrophasors for Power Systems"第 30 頁，IEEE Std C37. 118-2005

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0009] 如上所述，專利文獻(xiàn)1、2及非專利文獻(xiàn)1中所示的方法是通過對(duì)相位角的變化分 量進(jìn)行微分計(jì)算來求得頻率的方法。然而，實(shí)際系統(tǒng)的頻率瞬時(shí)值的變化既頻繁又復(fù)雜，微 分計(jì)算非常不穩(wěn)定。因此，存在以下問題，即對(duì)于例如頻率測(cè)定，無法得到足夠的計(jì)算精度。
[0010] 此外，由于上述方法將額定頻率（50HZ或60Hz)作為初始值來進(jìn)行計(jì)算，因此存在 以下問題：即，在計(jì)算開始時(shí)，對(duì)于測(cè)定對(duì)象在偏離系統(tǒng)額定頻率的狀態(tài)下動(dòng)作的情況，會(huì) 產(chǎn)生測(cè)定誤差，對(duì)于偏離系統(tǒng)額定頻率的程度較大的情況，測(cè)定誤差會(huì)變得非常大。
[0011] 另一方面，本申請(qǐng)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了交流電壓/交流電流的對(duì)稱性，從而提出了將對(duì) 稱性理論的群論導(dǎo)入交流系統(tǒng)的方案，并在日本得到了專利授權(quán)（上述專利文獻(xiàn)3)。另外， 該專利文獻(xiàn)3中，揭示了交流電氣量的測(cè)定方法，但不僅是交流電氣量，還希望測(cè)定與交流 電氣量重疊的直流電氣量。
[0012] 本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種電氣量測(cè)定裝置及電氣量 測(cè)定方法，即使是測(cè)定對(duì)象在偏離系統(tǒng)額定頻率的狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)作的情況，也可以進(jìn)行高 精度的電氣量（交流電氣量及直流電氣量）的測(cè)定。 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0013] 為了解決上述技術(shù)問題，達(dá)到目的，本發(fā)明包括：旋轉(zhuǎn)相位角計(jì)算部，該旋轉(zhuǎn)相位 角計(jì)算部以規(guī)定的第1采樣頻率對(duì)作為測(cè)定對(duì)象的交流電壓進(jìn)行采樣，從而得到電壓瞬時(shí) 值數(shù)據(jù)，并以比所述第1采樣頻率小且在所述交流電壓的頻率以上的第2采樣頻率，從所 述電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)中提取出連續(xù)的至少4點(diǎn)電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)，在表示連續(xù)的所述至少4點(diǎn) 電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)中的相鄰2點(diǎn)電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)間的前端間距離的3點(diǎn)差分電壓瞬時(shí)值數(shù) 據(jù)中，利用中間時(shí)刻的差分電壓瞬時(shí)值對(duì)中間時(shí)刻以外的差分電壓瞬時(shí)值之和的平均值進(jìn) 行歸一化，并計(jì)算出歸一化后的值的反余弦值以作為相鄰的電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)間的旋轉(zhuǎn)相位 角；以及頻率計(jì)算部，該頻率計(jì)算部使用所述第2采樣頻率和所述旋轉(zhuǎn)相位角來計(jì)算所述 交流電壓的頻率。 發(fā)明效果
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果：即，即使測(cè)定對(duì)象在偏離系統(tǒng)額定頻率的狀態(tài)下進(jìn)行 動(dòng)作時(shí)，也可以進(jìn)行高精度的電氣量測(cè)定。
【附圖說明】
[0015] 圖1是用于說明旋轉(zhuǎn)相位角與實(shí)時(shí)頻率之間的對(duì)稱性的圖。 圖2是表示使用正數(shù)旋轉(zhuǎn)相位角的復(fù)平面上的計(jì)量電壓群的圖。 圖3是表示使用負(fù)數(shù)旋轉(zhuǎn)相位角的復(fù)平面上的計(jì)量電壓群的圖。 圖4是在復(fù)平面上表示計(jì)量電壓群的矢量積元素的圖。 圖5是對(duì)計(jì)量采樣周期T和數(shù)據(jù)收集采樣周期1\的關(guān)系進(jìn)行說明的圖。 圖6是表示復(fù)平面上的旋轉(zhuǎn)電壓群的圖。 圖7是在復(fù)平面上表示旋轉(zhuǎn)電壓群的矢量積元素的圖。 圖8是表示使用正數(shù)旋轉(zhuǎn)相位角的復(fù)平面上的計(jì)量差分電壓群的圖。 圖9是表示使用負(fù)數(shù)旋轉(zhuǎn)相位角的復(fù)平面上的計(jì)量差分電壓群的圖。 圖10是在復(fù)平面上表示計(jì)量差分電壓群的矢量積元素的圖。 圖11是表示由計(jì)量電壓和計(jì)量差分電壓構(gòu)成的特性三角形的圖。 圖12是表示復(fù)平面上的旋轉(zhuǎn)差分電壓群的圖。 圖13是在復(fù)平面上表示旋轉(zhuǎn)差分電壓群的矢量積元素的圖。 圖14是表示具有直流分量時(shí)的復(fù)平面上的計(jì)量電壓群的圖。 圖15是計(jì)量采樣頻率200Hz下的頻率系數(shù)的頻率特性圖。 圖16是計(jì)量采樣頻率200Hz下的旋轉(zhuǎn)相位角的頻率特性圖。 圖17是計(jì)量采樣頻率200Hz下的電壓振幅測(cè)定值的頻率增益特性圖。 圖18是計(jì)量采樣頻率200Hz下的頻率測(cè)定值的頻率增益特性圖。 圖19是表示實(shí)施方式1所涉及的實(shí)時(shí)頻率測(cè)定裝置的功能結(jié)構(gòu)的圖。 圖20是表示實(shí)施方式1的實(shí)時(shí)頻率測(cè)定裝置中的處理流程的流程圖。 圖21是表示案例1下的電壓瞬時(shí)值波形的圖。 圖22是表示案例1下的頻率系數(shù)的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖23是表示案例1下的旋轉(zhuǎn)相位角的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖24是表示案例1下的實(shí)時(shí)頻率的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖25是表示案例2下的電壓瞬時(shí)值波形的圖。 圖26是表示案例2下的頻率系數(shù)的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖27是表示案例2下的旋轉(zhuǎn)相位角的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖28是表示案例2下的實(shí)時(shí)頻率的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖29是表示案例3下的第1電壓瞬時(shí)值波形的圖。 圖30是表示案例3下的第2電壓瞬時(shí)值波形的圖。 圖31是表示案例3下的頻率系數(shù)的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖32是表示案例3下的旋轉(zhuǎn)相位角的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖33是表示案例3下的實(shí)時(shí)頻率的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖34是表示實(shí)施方式2所涉及的電壓測(cè)定裝置的功能結(jié)構(gòu)的圖。 圖35是表示實(shí)施方式2的電壓測(cè)定裝置中的處理流程的流程圖。 圖36是表示案例4下的電壓瞬時(shí)值波形及重疊有直流電壓的交流電壓振幅的測(cè)定結(jié) 果的圖。 圖37是表示案例4下的交流電壓振幅的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖38是表示案例4下的直流電壓的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖39是表示案例5下的電壓瞬時(shí)值波形及重疊有直流電壓的交流電壓振幅的測(cè)定結(jié) 果的圖。 圖40是表示案例5下的交流電壓振幅的測(cè)定結(jié)果的圖。 圖41是表示案例5下的直流電壓的測(cè)定結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的電氣量測(cè)定裝置及電氣量測(cè)定方 法進(jìn)行說明。此外，本發(fā)明并不局限于以下示出的實(shí)施方式。
[0017] (用語的含義） 在對(duì)本實(shí)施方式所涉及的電氣量測(cè)定裝置及電氣量測(cè)定方法進(jìn)行說明之前，先對(duì)本申 請(qǐng)說明書中所使用的用語進(jìn)行說明。
[0018] ?復(fù)數(shù)：用實(shí)數(shù)a、b和虛數(shù)單位j以a+jb的形式表達(dá)的數(shù)。由于在電氣工學(xué)中，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電氣量測(cè)定裝置，其特征在于，包括： 旋轉(zhuǎn)相位角計(jì)算部，該旋轉(zhuǎn)相位角計(jì)算部W規(guī)定的第1采樣頻率對(duì)作為測(cè)定對(duì)象的交 流電壓進(jìn)行采樣，從而得到電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)，并W比所述第1采樣頻率小且在所述交流電 壓的頻率W上的第2采樣頻率，從所述電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)中提取出連續(xù)的至少4點(diǎn)電壓瞬時(shí) 值數(shù)據(jù)，在表示該連續(xù)的至少4點(diǎn)電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)中的相鄰2點(diǎn)電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)間的前端 間距離的3點(diǎn)差分電壓瞬時(shí)值數(shù)據(jù)中，利用中間時(shí)刻的差分電壓瞬時(shí)值對(duì)中間時(shí)刻W外的 差分電壓瞬時(shí)值