[實用新型]一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的同步相量測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821348700.X
• 申請日: 2018-08-21
• 公開（公告）號: CN209102804U
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫暢岑;袁野;田聰;齊藝;翟鐵軍;孫鵬;梁山;張春斌;宋雪;楊倩
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司鐵嶺供電公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 代理公司: 遼寧沈陽國興知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21100
• 代理人: 姜婷婷

本實用新型涉及了一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的同步相量測量裝置，其結(jié)構(gòu)為，低通濾波器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器、單片機依次連接，單片機的輸出端連接輸出、顯示和存儲單元；同步采樣時鐘單元分別與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和工頻振蕩器連接；所述的工頻振蕩器與數(shù)字信號處理器連接。本實用新型的數(shù)字信號處理器芯片中嵌入Kaiser加權(quán)卷積自乘窗FIR濾波器，它具有很強的諧波、間諧波和噪聲干擾抑制能力，從而更適用于配電網(wǎng)中；同時采用工頻振蕩器調(diào)整輸出結(jié)果值，使輸出結(jié)果準確度更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及配電網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的同步相量測量裝置。

背景技術(shù)

為實現(xiàn)電力系統(tǒng)的動態(tài)安全監(jiān)測，快速發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中可能存在的故障[1]，動態(tài)同步相量(Dynamic Synchrophasor)的測量起到了重要的作用。電氣與電子工程師協(xié)會于2011年發(fā)布了修訂版的IEEE C37.118.1標準。該標準對不同動態(tài)條件下相量測量單元(Phasor Measurement Unit,PMU)的測量準確度提出了明確的指標。

目前，PMU被大量應(yīng)用在輸電網(wǎng)中。隨著大量新能源(如光伏設(shè)施和儲能裝置等)接入配電網(wǎng)中，配電網(wǎng)的潮流方向從原來的單向變成雙向。且這些新能源裝置使配電網(wǎng)呈現(xiàn)強烈的不確定性和動態(tài)性。為了能實現(xiàn)配電網(wǎng)的實時監(jiān)測，未來PMU也被考慮應(yīng)用到配電網(wǎng)中。但由于大量電力電子裝置的使用，配電網(wǎng)中還含有豐富的諧波、間諧波分量。而且配電網(wǎng)受噪聲影響明顯。如何在諧波和噪聲含量豐富時，仍能準確地測量動態(tài)同步相量，成為一個亟須解決的問題。

論文“基于DFT的電力系統(tǒng)相量及功率測量新算法”(王茂海等，電力系統(tǒng)自動化，2005)通過對穩(wěn)態(tài)條件下的DFT及其改進算法測量相量的誤差產(chǎn)生機理進行分析，從而對測量得到的幅值和相位進行修正。該算法具有較高的準確度，但是在動態(tài)條件下，該算法并不適用。論文“Dynamic Phasor and Frequency Estimates Through Maximally FlatDifferentiators”(PLATAS-GARZA等，IEEE Transactions on Instrumentation&Measurement，2010)將動態(tài)同步相量用泰勒級數(shù)表示，并基于動態(tài)同步相量與信號之間的關(guān)系近似表示實際信號，最后通過最小二乘法求解得到同步相量。該算法原理清晰，但由于該算法在信號建模時，未考慮當信號中存在豐富的諧波和間諧波時，算法的準確度下降。針對這一問題，論文“實現(xiàn)動態(tài)相量測量的FIR數(shù)字濾波器最優(yōu)設(shè)計”(汪芙平等，中國電機工程學(xué)報，2014)在對信號建模時，將其表示成動態(tài)同步相量和指定次諧波和間諧波的疊加，以此實現(xiàn)該次諧波和間諧波的陷波設(shè)計。但是該方法需要提前已知諧波、間諧波的幅值、頻率、相位等參數(shù)。然而，在實際情況下，這些參數(shù)均是未知的。論文“動態(tài)條件下的同步相量測量算法的研究”(麥瑞坤等，中國電機工程學(xué)報，2009)應(yīng)用泰勒級數(shù)表示動態(tài)同步相量，并對該動態(tài)同步相量以及原始信號作傅里葉變換，再應(yīng)用不同時刻的結(jié)果聯(lián)立求解后得到同步相量。該算法在一定程度上提高了動態(tài)同步相量測量的準確度，但是該算法計算量大，且未考慮間諧波的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于設(shè)計一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的同步相量測量裝置，旨在實現(xiàn)間諧波、諧波和噪聲的強烈抑制，從而在提高配電網(wǎng)相量測量的準確度。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型公開了一種應(yīng)用于配電網(wǎng)的同步相量測量裝置，包括以下部分：

用于濾除配電網(wǎng)電壓電流信號中高頻成分的低通濾波器；

用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；

用于計算同步相量、頻率、幅值和相位的數(shù)字信號處理器；

用于控制整個同步相量測量裝置的單片機；

用于產(chǎn)生同步采樣時鐘的同步采樣時鐘單元；

用于產(chǎn)生工頻振蕩信號的工頻振蕩器；