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电力系统需要通过同步相量测量装置来获得高精度的电网频率、相位等实时信息。离散傅里叶变换(DFT)算法对于稳态电信号具有相量估计精度高且运算速度快的特点,在电力系统相量测量中应用广泛。但DFT算法在频率、幅值、相位发生突变,谐波干扰等动态条件下,DFT算法会产生较大测量误差。本文研究不同动态条件下的电力系统相量测量算法,提高相量测量的精度和响应速度,满足智能电网的要求。
首先,比较分析现有常用相量测量算法的性能。介绍了离散傅里叶变换的基本原理,阐述和分析过零检测法、瞬时值法、最小二乘法和卡尔曼滤波等算法用于相量测量的基本原理和优缺点,并对这些算法进行仿真,得出对应的误差曲线。仿真分析表明:传统DFT算法相比于其他算法适用范围更广;传统DFT算法在静态条件下测量精度高,测量速度快,对谐波有较好的抑制作用;总相量误差随频率规律性变化,当频率接近基频时总相量误差最小;在动态条件下的测量误差较大,需要对传统DFT算法进行改进,以满足不同动态条件下的测量精度要求。
针对频率偏移的动态信号,采用改进DFT动态相量测量算法估计电信号的幅值、相位角和频率等参数。推导了DFT计算所得的相角和实际相角的差值计算公式,利用两个相邻数据窗的相位差求取信号频率估计值,进而修正相量误差。基于MATLAB的仿真分析表明,该算法在信号固定频率偏移小于3Hz时,总相量误差小于1%,该算法在频率偏移较小的场合测量精度高;在频率偏移和频率发生线性变化下该算法相对于传统DFT算法测量精度高,能够满足相关标准对于算法测量精度的要求;该算法对于谐波干扰和噪音干扰有良好的抑制作用;加Hamming窗时算法的测量精度显著提升。
针对低频振荡、幅值和相位突变的动态信号,提出了一种基于泰勒展开的动态相量测量算法。将相量表示成泰勒级数形式,利用泰勒展开建立DFT动态模型,用两个相邻数据窗的相量变化率来表示相量的导数,对DFT模型进行修正。该算法能够克服传统DFT算法在应用余弦函数来近似表示信号所产生的较大的模型误差。仿真结果表明,该改进算法在电力系统动态相量测量中抗干扰能力强,测量精度高,相比于传统DFT算法有较大提升,通过加Hann窗可以提高算法性能。
首先,比较分析现有常用相量测量算法的性能。介绍了离散傅里叶变换的基本原理,阐述和分析过零检测法、瞬时值法、最小二乘法和卡尔曼滤波等算法用于相量测量的基本原理和优缺点,并对这些算法进行仿真,得出对应的误差曲线。仿真分析表明:传统DFT算法相比于其他算法适用范围更广;传统DFT算法在静态条件下测量精度高,测量速度快,对谐波有较好的抑制作用;总相量误差随频率规律性变化,当频率接近基频时总相量误差最小;在动态条件下的测量误差较大,需要对传统DFT算法进行改进,以满足不同动态条件下的测量精度要求。
针对频率偏移的动态信号,采用改进DFT动态相量测量算法估计电信号的幅值、相位角和频率等参数。推导了DFT计算所得的相角和实际相角的差值计算公式,利用两个相邻数据窗的相位差求取信号频率估计值,进而修正相量误差。基于MATLAB的仿真分析表明,该算法在信号固定频率偏移小于3Hz时,总相量误差小于1%,该算法在频率偏移较小的场合测量精度高;在频率偏移和频率发生线性变化下该算法相对于传统DFT算法测量精度高,能够满足相关标准对于算法测量精度的要求;该算法对于谐波干扰和噪音干扰有良好的抑制作用;加Hamming窗时算法的测量精度显著提升。
针对低频振荡、幅值和相位突变的动态信号,提出了一种基于泰勒展开的动态相量测量算法。将相量表示成泰勒级数形式,利用泰勒展开建立DFT动态模型,用两个相邻数据窗的相量变化率来表示相量的导数,对DFT模型进行修正。该算法能够克服传统DFT算法在应用余弦函数来近似表示信号所产生的较大的模型误差。仿真结果表明,该改进算法在电力系统动态相量测量中抗干扰能力强,测量精度高,相比于传统DFT算法有较大提升,通过加Hann窗可以提高算法性能。