[發明專利]基于多頻率相量模型的電力信號同步相量測量方法

有效

• 申請號: 201710657293.4
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107589299B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 符玲;白莎;熊思宇;何正友
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

本發明公開了一種基于多頻率相量模型的電力信號同步相量測量方法，其步驟是，對電網中電力信號離散序列加窗截取2L+1段電力信號離散序列x(n)進行離散傅里葉變換，得到電力信號在2L+1個數據窗的相量測量預估值X(l)，并利用獲得的相量測量預估值X(l)計算基準時刻電力信號的粗估頻率。再利用其周圍的頻點信息建立多頻率相量模型，使用多頻率相量模型對基準時刻的相量測量預估值X(0)進行修正，得到修正值；最后，經過相移運算，得到報告時刻t_rep電網中電力信號的相量測量值該方法能夠有效減少測量誤差，在頻率偏移較大的動態工況下，能夠消除或減弱信號頻譜泄漏和柵欄效應對相量測量的影響，相量測量精度高，誤差小。

技術領域

本發明涉及電力系統中電力信號同步相量測量方法。

背景技術

作為電網廣域測量系統的基礎和核心，同步相量測量單元被廣泛安裝以獲得電網全局動態變化特性，其算法的精確性將直接影響到廣域測量系統的高級應用性能。

離散傅里葉變換算法運算簡便、原理簡單、響應速度較快，且對諧波有良好的抑制特性。離散傅里葉變換算法在處理信號時需要對電力信號進行加窗截斷，若正好截斷一個或整數個信號周期序列，這個有限長序列就可以代表原無限長序列，因此所求得的結果較為精準；但當電力信號基波頻率發生偏移時，則不能截斷整數個周期，即非同步采樣，使得信號頻譜分析后，除了本來該有的主瓣之外，還會出現本不該有的旁瓣，產生頻譜泄露。同時，在非同步采樣時，各次信號分量并未能正好落在頻譜中的頻率分辨點上，而是落在兩個頻率分辨點之間。這樣不能直接得到相量的準確值，而只能以臨近的頻率分辨點的值來近似代替，即柵欄效應。由此可以看出，應用離散傅里葉變換算法在電力信號基波頻率偏移較大的情況下出現嚴重的非同步采樣，引起的頻譜泄露和柵欄現象可能會使得離散傅里葉變換算法產生較大誤差，甚至得到一個不可用的結果。綜上所述，離散傅里葉變換算法雖然能夠在一定條件下進行同步相量測量，但仍存在一定的局限性。

此外，當電網受到外界擾動或者發生故障處于動態過程中，電力信號的參數均隨著時間變化，算法對電力信號動態特性的不合理體現也會加大算法的誤差。相量測量的準確度直接影響到廣域測量系統的應用效果，同步相量測量不準確最終將導致電網的動態安全監控能力降低，影響電網的安全穩定運行。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于多頻率相量模型的電力信號同步相量測量方法，該方法測得的相量結果更加精確、可靠。

本發明為解決其技術問題，所采用的技術方案為，一種基于多頻率相量模型的電力信號同步相量測量方法，其步驟為：

A、電力相量和基波信號頻率預估處理

由電力測量儀器對電網中電壓或電流信號進行測量采樣，得到電網中電力離散信號序列，數字信號處理器通過窗函數截取得到2L+1個電力離散信號窗，每個離散信號窗的長度為基波周期；對電力離散信號窗進行離散傅里葉變換，得到電力離散信號窗的相量測量預估值X(l)，其中l表示電力離散信號窗的序號，l＝0，±1，±2，…，±L，L為前半段或后半段的電力離散信號窗總數，其取值為3-5；再利用電力離散信號窗的相量測量預估值X(l)，計算出第0個電力離散信號窗中心時刻的電力信號的粗估頻率，即基準時刻的電力信號的粗估頻率

B、多頻率相量模型修正相量測量預估值

數字信號處理器利用基準時刻的電力信號的粗估頻率周圍的2M+1個頻率點，設立由2M+1個旋轉頻率子相量構成的多頻率相量模型；由多頻率相量模型對第0個電力離散信號窗即基準時刻的相量測量預估值X(0)進行修正，得到基準時刻的相量測量修正值最后，經過相移運算，得到報告時刻t_rep電網中電力信號的相量測量值

與現有技術相比，本發明的有益效果是：