适用于动态条件的同步相量测量算法的研究

摘要

基于同步相量测量装置的广域测量系统是组成电力网络实时动态安全监控系统的核心部分，同步相量测量装置的核心就是同步相量测量算法。然而在电网发生频率偏移、暂态稳定等动态运行情况下其测量误差会增大，这会影响到电网参数状态估计的精确度，以及基于广域测量系统应用的可靠性；大规模分布式电源接入电力系统以及特高压输电系统中大量电力变换设备在电力系统中的运用，使得电力系统谐波危害问题逐渐加重，亟待需要谐波数据对其进行监测与防治，而同步相量测量装置作为全网的重要数据源，因而需要其不仅能够快速准确的测量电力系统工频相量，还需对谐波相量进行准确提取，为谐波污染防治等提供数据支撑；因此提高电力系统动态运行下同步相量测量算法的精确度以及快速准确的提取谐波相量与电网频率，对于电网稳定可靠分析、谐波监测与防治等有一定的工程意义。　　本文首先介绍了国内外同步相量测量算法的研究近况，指出目前算法测量中存在的问题。考虑未来电网发展对信号观测模型适应性的要求，对同步相量测量算法中普遍应用的信号模型进行深入的对比分析，选择以衰减指数和信号模型为研究对象，鉴于矩阵束算法以该模型为研究对象时在滤除衰减直流分量和间谐波等方面的优势，即以此算法为基础，对其在动态频率偏移下的测量误差进行深入数学分析，找出相应的改进方法。　　在对电力系统动态下的频率进行研究，提出基于矩阵束的频率测量算法。并在MATLAB上编程，对电网发生频率波动和含有不同信号时进行仿真测量，验证了本文所提出的频率测量方法的正确性，并在PSCAD搭建模型，获得动态信号数据，导入MATLAB中，进一步表明了算法的正确性，所以提出的频率测量算法具有重要的实际工程运用价值。另外，根据频率偏移下矩阵束算法的误差分析，运用频率测量算法得到的频率，进行改进，减小其在频率偏移下的测量误差，在MATLAB上编程，验证了改进方法的正确性。　　本文在同步相量测量算法的研究基础上，提出了基于矩阵束的谐波相量测量算法，实现了对电网基波相量和目标谐波相量的快速准确提取，并在MATLAB上进行编程仿真，以基波相量和三次谐波相量测量为例，仿真测量结果检验了算法的正确性，并与 FFT 算法相比较，在电网动态下含有衰减直流信号时，本文提出的算法测量精度更高，具有一定的工程应用价值。

目录

1 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1 同步相量测量技术

1.2.2 同步相量测量算法研究现状

1.2.3 谐波测量研究

1.3目前存在的问题

1.4本文研究内容

2 电力系统动态特性及PMU常用测量算法

2.1引言

2.2电力系统动态特性及其信号模型表征

2.2.1 基于泰勒级数的信号模型

2.2.2 衰减指数和信号模型

2.3矩阵束算法原理

2.4本章总结

3 基于矩阵束的频率测量算法

3.1引言

3.2.1 算法原理

3.2.2 算法计算步骤

3.2.3 算法流程图

3.2.4 仿真验证

3.3改进算法

3.3.1 算法计算步骤

3.3.2 算法流程图

3.3.3 仿真

3.4本章总结

4 基于矩阵束的谐波相量测量算法

4.1引言

4.2相量提取

4.2.1 算法原理

4.2.2 仿真验证

4.3本章总结

5 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 学位论文数据集

致谢