一種基于極坐標系的電力系統同步相量測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及涉及電力系統同步相量測量技術領域，特別是一種基于極坐標系的電 力系統同步相量測量方法。
【背景技術】
[0002] 在21世紀中，世界上多個地方發生了大面積停電事故，對社會生產、生活造成了 極度負面的影響，同時，全球電力市場和區域電網工程也在不斷地發展，電網的運行環境變 得日漸復雜，使在電力系統動態條件下的實時地監控變得尤其重要。目前，新一代高效電 力系統動態監控系統一廣域測量系統（WAMS)，為電網動態安全監控提供了技術方面的可能 性，成為現在各個國家爭相開發研究的技術領域之一。WAMS系統的實現基礎環節是同步相 量測量技術，而同步相量測量技術的關鍵內核是同步相量測量算法，算法的精確度將直接 對電力系統低頻振蕩抑制、故障定位和自適應保護等應用的效果造成影響。因此，近幾年來 同步相量測量算法已經逐漸成為該領域的研究熱點。
[000引 目前，電力系統相量的測量算法有瞬時值法、Prony法、卡爾曼濾波法、小波變換 法、過零點檢測法和DFT法等。瞬時值法對輸入波形有著較高的要求，即信號的波形需要為 標準工頻正弦波，所W其適用性不強，且運算量較大。Prony法沒有辦法對系統動態條件下 的非平穩性進行正確反映，而且噪聲對其擬合的結果有較大的影響，當噪聲的信噪比小于 40地，會得到錯誤的結果。卡爾曼濾波法在進行相量的相角測量時，有著很大的偏差，無法 獲得正確的相角結果。小波變換法不能在W額定頻率為中也頻率的窄帶信號的相量測量上 取得理想的效果，且由于小波分析具有較大的運算量會影響相量測量的速度W及增大數字 信號處理器值S巧的負擔。過零點檢測法容易受信號過零點處的諧波影響并且其實時性不 好，易受電力系統動態特性的影響，產生較大的測量誤差。DFT法在非同步采樣條件下時，會 由于頻率泄露等原因而產生很大的誤差。但是因為DFT法在抑制諧波上具有顯著的優勢， 在實際中大多數的同步相量測量算法都是W DFT法為基礎的。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種能在電力系統靜態條件和動態特性下具有較高的同 步相量測量精確度的基于極坐標系的電力系統同步相量測量方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明的技術方案是；一種基于極坐標系的電力系統同步相量 測量方法，包括如下步驟， 步驟1:給定電力信號1(1):
【主權項】
1. 一種基于極坐標系的電力系統同步相量測量方法，其特征在于：包括如下步驟， 步驟1:給定電力信號
式中，I?依次為電力信號的頻率、幅值、相角； 步驟2:將電力信號變換為離散采樣表達式：
式中，廠為當前時刻采樣點，》=〇,1義...,,，-1,況為一個周期內的采樣點數， M=A///〇為頻率相對偏移量為頻率偏移量,/〇 = 50/fe為基波頻率； 步驟3:將離散采樣表達式變換為復指數形式：
步驟4:取數據窗長度為用DFT計算；+ 的復指數表達式，可得：
式中：
，為數據窗中間點； 步驟5:利用等比求和公式和三角函數公式分別求解步驟4表達式中括號里的兩個部 分，可得極坐標系中的相量表達式：
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 量值;為=
步驟6:在極坐標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 表達式;+4分別后移和前移JV7 4個點的2種情況下得到如下2個相量：
步驟7:判斷數據窗的長度J\f是否為4的整數倍，若是則直接跳至步驟8,若不是需采 用插值法對和進行調整：
式中
其中,為整數4為分數且〇 <為<1^ 分別 為^^fi+/y前后相鄰的兩個整數采樣點的相量，用DFT求出
，其中&為 整數，焉為分數且〇 <為< 1,分2b)和(，丨+i)分別為(r2+為)前后相鄰的兩個整數 采樣點的相量，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 的系數后相加可得所需同步相量表達式：
步驟9:判斷是否完成所有采樣點的同步相量計算，若完成則結束同步相量測量，否則 轉到步驟2繼續同步相量的測量。
【專利摘要】本發明涉及電力系統同步相量測量技術領域，特別是一種基于極坐標的電力系統同步相量測量方法。針對傳統DFT算法在非同步采樣條件下的誤差問題，首先通過DFT、等比求和公式和三角函數公式求出電力信號在極坐標系中的相量表達式，將此相量的相角理論值分別后移和前移，得到離散采樣表達式中分別后移和前移個點的2種情況下的2個相量，將兩個新得到的相量與原相量分別乘以相應的系數后相加得到所需要的同步相量。該方法對非同步采樣條件下DFT所產生的相量靜態誤差和動態誤差擁有良好的消除效果，且在電力系統靜態條件和動態特性下都具有較高的同步相量測量精度。
【IPC分類】G01R31-00
【公開號】CN104569689
【申請號】CN201510032093
【發明人】金濤, 程遠
【申請人】福州大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月22日