[發明專利]一種電力系統相量頻率測量方法

有效

• 申請號: 201110416897.2
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102495281A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 麥瑞坤;符玲;徐海波;何思模
• 申請（專利權）人: 北京易事特電源有限公司
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 譚一兵

技術領域

本發明涉及電力系統及其自動化技術領域，尤其是涉及一種電力系統相量頻率測量方法。

背景技術

在光伏并網發電系統中，相量的頻率是一個重要的觀測量，光伏并網發電系統安全自動裝置需要實時測量其值，并根據其值的變化做出相應的控制措施。發電系統安全自動裝置常用的頻率測量方法是硬件過零檢測法和根據離散傅立葉計算出相位進而再計算出頻率的方法。上述兩種方法都存在一定缺點，硬件過零檢測法的精度容易受到電源基準電平輕微波動的干擾，而光伏并網發電系統應用了大量的電力電子設備，會產生大量的噪聲及諧波，從而導致硬件過零檢測法無法正確實施；離散傅立葉變換計算出相位進而再計算出頻率的方法的要點是相位要計算準確，相位如果計算不準確，頻率計算精度就會受到影響。

如圖3所示，傳統的離散傅立葉變換計算相位需要將采樣模塊采集的信號分成若干個數據窗，在不同數據窗內的信號的頻率及幅值等相關參數是假定不變的，因此，傳統的傅立葉變換計算相位的方法是對兩個不同的數據窗內的信號進行變換，進而輸出結果。但是，光伏并網發電系統是一個動態非線性系統，發電系統在數據窗內的信號的頻率及幅值等時刻變化的，此時用傳統的傅立葉變換計算相位的方法的測量精度會下降，從而導致光伏并網發電系統內的逆變器的輸出頻率及相量與實際的發電系統頻率及相量不同步，甚至引起光伏并網發電系統出現非預期震蕩。

發明內容

本發明是針對上述背景技術存在的缺陷提供一種電力系統相量頻率測量方法，不受基準電平的干擾，具有靈活性而且防止造成由于非同步采樣導致的信息泄露現象，同時有效消除或減弱動態特性所帶來的震蕩效應。

為實現上述目的，本發明公開了一種電力系統相量頻率測量方法，包括以下步驟，

（1）光伏并網發電系統設置有控制模塊、數據緩沖模塊、逆變器、采樣模塊及模數轉換模塊，在光伏并網發電系統的電網側連接電壓互感器，所述電壓互感器電性連接模數轉換模塊，所述模數轉換模塊將所述電壓互感器發出的模擬信號轉換成數字信號，所述采樣模塊對數字信號進行采樣并傳送到所述數據緩沖模塊內，所述數據緩沖模塊設置有若干數據窗，所述控制模塊接收所述數據窗的信號；

（2）所述控制模塊對數據緩沖模塊內的數據窗信號進行傅立葉變換計算：

其中，為相量測量結果變換值，?為所述數據窗中相量參考點；為數據窗中各采樣點與參考點的點距離；為數據窗時間長度；為數據窗窗函數；ω₀-為數據窗窗函數時間系數；為數據窗內第個采樣點的值；為數據窗信號在處的第階導數；第階導數的系數為；和分別為導數系數列以及共軛轉置導數的系數列矩陣；

（3）將相量參考點統一為一點，將相量測量結果變換值進行相移并計算后得到相量估計值：

；

（4）所述控制模塊結合相量測量結果變換值與相量估計值并進行重新組合：

其中，為數據窗采樣點所對應的向量，對構造對角矩陣；對構造的矩陣求對稱矩陣；；；?；同時，利用泰勒級數表示所述數據窗中相量參考點上對應的相量估計值，并通過最小二乘法得到所述數據窗中相量參考點對應的修正相量值；

（5）所述控制模塊對修正相量值進行數據處理后，得到修正頻率值。

進一步地，所述逆變器配合修正相量值及修正頻率值輸出驅動信號的相量及頻率。

進一步地，所述控制模塊電性連接有通信單元，所述逆變器輸出驅動信號的相量及頻率通過所述通信單元傳送到網絡上，所述通信單元以IEEE標準C37.118進行通信。

進一步地，所述修正相量值及修正頻率值之間的計算公式是：

其中，和為兩個不同數據窗21的窗中心采樣點，和分別為和對應的時間，為相量值和之間的夾角。

進一步地，所述采樣模塊電性連接有GPS接收器，所述GPS接收器對所述采樣模塊采集的數字信號標記絕對時標，所述數據緩沖模塊接收標記絕對時標后的數據窗的信號，所述修正相量值及修正頻率值與所述數據窗的信號標記的絕對時標同步。

綜上所述，本發明一種電力系統相量頻率測量方法利用泰勒級數表示所述數據窗中相量參考點上對應的相量估計值以進行重新修正，并通過最小二乘法得到所述數據窗中相量參考點對應的精確修正相量值，使得發電系統安全自動裝置不受基準電平的干擾，具有靈活性而且防止造成由于非同步采樣導致的頻譜泄露現象，同時有效消除或減弱動態特性所帶來的震蕩效應。

附圖說明