便携式同步相量测量装置现场测试仪

介绍了一种实用的相量测量装置（PMU）的现场校核方法。采用比对测量和模拟发电机信号输出的方法，使新研制的便携式PMU现场测试仪能对现场的PMU进行校核。现场试验表明，该方法可较方便地对跨空间分布的PMU进行客观的性能评价，并可对PMU进行异地校核。     

基于Kalman滤波与神经网络的高精度同步时钟算法

大规模分布式电源、储能与电动汽车的接入对配电网状态监测与运行控制带来了挑战。基于配电网同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的广域量测系统被认为是解决这一问题的有效方式。然而,采用低成本晶振时,现有的同步时钟算法难以满足配电网PMU对同步时钟高精度、高稳定性、低成本的要求。为满足配电网PMU应用的需求,提出一种基于Kalman滤波器与BP神经网络的授时/守时算法。基于卫星信号误差与晶振频率数学模型,利用Kalman滤波器对卫星信号的随机误差进行滤除,提高授时精度,并提供准确的晶振状态数据。利用此数据训练BP神经网络模型,刻画出晶振频率的老化规律,提高守时性能。在卫星信号正常接入与失锁场景下,基于实际时钟装置量测数据进行测试验证。测试结果显示,文中所提算法在不提高现有硬件成本的基础上,有效提高了同步时钟的算法性能。     

相角测量装置的同步测量精度问题

对基于全球定位系统 (GPS)、锁相环 (PLL)的相角测量装置 (PMU )主要误差因素进行了分析与仿真研究 ,结果表明 :幅值误差远小于角度误差 ;异地同步方法误差远小于同步测量环节本身的误差 ,后者主要由PMU的频率跟踪与测量、信号滤波延迟以及数值算法等环节引起 ;指出以PLL器件锁相跟踪被测信号基频时 ,在频率快速变化的情况下可能隐含的问题。最后得出 :在保证频率跟踪测量精度的前提下 ,PMU的相角测量精度可以达到 1°。     

晶振信号同步GPS信号产生高精度时钟的方法及实现

GPS接收机输出的秒脉冲信号存在较大的随机误差，但不存在累计误差。晶振时钟信号的随机误差较小，但存在较大的累计误差。文中根据GPS时钟信号与晶振时钟信号精度互补的特点，建立了晶振信号同步GPS信号的一元二次回归数学模型，估计出GPS时钟随机误差的统计方差和晶振的累计误差；对晶振时钟进行实时修正，产生高精度时钟，并预测了修正后的时钟精度。高精度时钟发生装置已成功地应用于电力系统暂态变化过程的异地同步记录。     

晶振信号同步GPS信号产生高精度时钟的方法及实现

GPS接收机输出的秒脉冲信号存在较大的随机误差，但不存在累计误差。晶振时钟信号的随机误差较小，但存在较大的累计误差。文中根据GPS时钟信号与晶振时钟信号精度互补的特点，建立了晶振信号同步GPS信号的一元二次回归数学模型，估计出GPS时钟随机误差的统计方差和晶振的累计误差；对晶振时钟进行实时修正，产生高精度时钟，并预测了修正后的时钟精度。高精度时钟发生装置已成功地应用于电力系统暂态变化过程的异地同步记录。     

同步相量测量技术及在电力系统中的应用

同步相量测量单元(PMU)利用全球定位系统(GPS)提供的精确时间基准对电力系统的状态进行数据采集,已被广泛应用于电力系统的许多领域。介绍了PMU的测量原理、方法及硬件组成,综述了PMU在电力系统中3方面的应用情况。     

高性能同步相量测量装置守时钟研制

同步相量测量装置(PMU)可靠工作倒丶亲魑讲裳龀逶吹娜蚨ㄎ幌低?GPS)的秒脉冲的可靠性.针对由于气候、故障及其他因素可能造成秒脉冲失效的情况,采用数字锁相环技术,利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)及高精度晶振,研制了一种高性能的PMU守时钟.GPS信号正常时,守时钟跟踪输入的秒脉冲;秒脉冲失效时,守时钟则提供一定误差范围内与秒脉冲同步的替代信号.文中分析了其性能,通过仿真和实验进行了验证.     

一种适用于同步相量测量装置校准器的高精度相量测量方法

对同步相量测量装置(PMU)进行测试和校准是其能否投入运行的关键。而针对PMU不同静态和动态测试,如何提供足够精度的基准相量是亟待突破的难题。该文提出一种适用于PMU校准器的高精度相量测量方法。该方法建立了PMU静态和动态测试通用相量拟合模型;构建拟合残差二次方和最小的最优化模型,提出相量非线性迭代求解方法,并提出相量参数初始值设置方法与边界约束条件,解决相量非线性模型的非凸性所导致的多解问题,提出噪声抑制方法,减小了噪声产生的误差,可为不同静态和动态过程提供基准量测量;进一步地,进行硬件选型,研制了PMU校准器。算法仿真与实验测试两方面的结果表明,该PMU校准器测量精度满足系统静态与动态条件下对校准器的要求,可用于PMU在实验室无高精度信号源条件下的测试与校准。     

高精度GPS同步时钟的研究与实现

根据全球定位系统(GPS)时钟信号和晶振时钟信号精度互补的特点,提出了一种利用GPS时钟同步晶振信号实现高精度时钟的新方法。该方法利用GPS秒脉冲精确测量晶振时钟实际频率,对晶振信号误差进行在线修正,并用IRIG-B码校正绝对时标,在GPS正常工作时能够保证其精度稳定在0.1μs,且不受GPS信号短时失效的影响。采用现场可编程门阵列(FPGA)对其进行硬件实现并应用于电力系统的相角测量,在保证系统测量精度时,GPS信号失效情况下的稳定工作时间长达6h。     

PMU在配电网的应用综述

同步相量测量单元(PMU)以全球定位系统(GPS)提供的精确时间为基准,可对电力系统进行实时数据采集,实现各个节点的同步测量。随着配电网的发展,同步相量测量单元(PMU)在配电网的应用前景也得到了越来越大的重视。从诊断应用、控制应用和其他应用三个方面分别介绍了PMU在配电网的应用。     

基于GPS同步技术的电力动态监测系统的设计

设计了一种基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量装置,用于广域测量系统(WAMS),实现对电力系统关键相量的实时监控。采用基于GPS同步时钟和数字信号处理器(DSP)实现的PMU利用DSP的输入捕获功能,在进行捕获GPS的PPS信号的方法的同时,也对捕获采样信号的频率进行跟踪。采用过零点采样与傅里叶算法相结合,进行信号采样和数据的处理,避免了因频率变化而引起数据误差,提高了PMU的采集精度及抗干扰性。     

WAMS中的PMU最优配置新方法

鉴于相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)能够实时测量母线电压和相角,在传统监控和数据采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)量测系统的基础上,提出了一种选择PMU最优配置方案的新方法。该法在假定系统完全可观测的前提条件下,考虑不同量测噪声信号比的影响,采用直接替代(direct sub-stitution,DS)法、加权最小二乘(weighted least squares,WLS)法和扩展加权最小二乘(augmented weighted least squares,AWLS)法计算状态估计值,验证了量测噪声对选择PMU配置点没有影响这一结论,并最大限度地提高了状态估计的准确度。在IEEE9节点和IEEE14节点测试系统上验证了此方法的正确性和有效性。     

一种同步时标可自由设定的新型相量测量装置

提出一种同步时标可自由设定的新型广域电网相量测量装置（PMU）,它由频率自适应等间隔采样模块、同步时标形成模块和核心微处理器模块等构成。通过硬件电路与计算软件的合理分工与协调配合,实现了相量同步测量装置中“时间同步”与“频率同步”的解耦处理,从而装置能够根据自由设定的同步时标与时标同步方式,自动定位截取整周期采样数据（无频谱泄漏）进行高精度离散傅里叶变换（DFT）相量计算,并通过简单的方法对截取DFT数据窗时造成的时标同步偏移量进而计算相量的相角偏差量进行高精度线性修正。同时对同步时标位于DFT数据窗首、中、末点3种情况下的相量测量精度进行了仿真研究,得出了“中点同步”精度最高的正确结论。     

基于广域信息的非线性全局综合控制器

随着同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用,开展基于广域测量系统(WAMS)的广域控制的研究具有重要的理论和实际意义。由于电力系统稳定问题本质上具有全局性,因此在电力系统的控制规律中引入广域信息可进一步改善系统的动态性能,提高系统承受大扰动的能力。该文采用全系统惯性中心坐标,以发电机转子角距离稳定平衡点最近为控制目标,以汽轮发电机组励磁电压与汽门为被控对象,应用非线性控制的逆系统理论分析了多机系统中励磁与汽门系统的可逆性,并设计了基于广域信息的非线性全局综合控制器,实现了"局部控制,服务全局"的控制策略。通过4机系统的数字仿真对比了该非线性全局综合控制器与常规PID控制器、非线性分散综合控制器的控制效果,结果表明,基于广域信息的非线性全局综合控制器更能减小系统的过渡时间、振荡次数及振荡幅度,更能增加系统的故障临界切除时间,增强系统的暂态稳定性。     

基于广域信息的非线性全局综合控制器

随着同步相量测量单元(PMU)在电力系统中的广泛应用,开展基于广域测量系统(WAMS)的广域控制的研究具有重要的理论和实际意义。由于电力系统稳定问题本质上具有全局性,因此在电力系统的控制规律中引入广域信息可进一步改善系统的动态性能,提高系统承受大扰动的能力。该文采用全系统惯性中心坐标,以发电机转子角距离稳定平衡点最近为控制目标,以汽轮发电机组励磁电压与汽门为被控对象,应用非线性控制的逆系统理论分析了多机系统中励磁与汽门系统的可逆性,并设计了基于广域信息的非线性全局综合控制器,实现了"局部控制,服务全局"的控制策略。通过4机系统的数字仿真对比了该非线性全局综合控制器与常规PID控制器、非线性分散综合控制器的控制效果,结果表明,基于广域信息的非线性全局综合控制器更能减小系统的过渡时间、振荡次数及振荡幅度,更能增加系统的故障临界切除时间,增强系统的暂态稳定性。     

同步相量测量装置校准器参考相量计算方法

电力电子设备的广泛应用导致电力系统逐渐出现了新的稳定性与可靠性问题,亟需高精度实时测量与感知技术,为解决上述问题提供数据基础。作为最有效的动态监测手段之一,同步相量测量装置(PMU)的测量精度至关重要。提出了一种PMU校准器的参考相量计算方法,为PMU测试提供校准参考值。该方法分析了电力系统典型静动态信号特性,建立了基波相量通用信号拟合模型,可表征PMU测试标准中除阶跃测试外的所有静动态测试信号。提出了基于非线性拟合的相量幅值、相角与频率迭代求解方法,并根据所得频率提出了基于最小二乘法的频率变化率计算方法。进一步,分析揭示了迭代初始值、计算时间窗长和拟合阶数对计算精度的影响及其设置方法。仿真与实验测试结果表明,该方法精度至少比标准规定的精度要求高1个数量级,可用于PMU的测试与校准。     

基于正交多项式拟合的PMU现场测试参考值计算方法

为给现场运行的同步相量测量装置(phasor measurement unit,?PMU)性能分析提供准确的相量参考值,保证其数据质量,提出了基于正交多项式拟合的高精度相量测量方法。该方法利用Legendre多项式的正交性特点,对信号模型进行Legendre多项式拟合,以此来构建一种基于Legendre多项式的正交拟合相量模型。在此基础上,通过分析对比不同拟合参数求解方法的复杂度,提出了基于Cholesky分解的相量参考值计算方法,为非线性拟合参数求解计算量大的问题提供一种新的解决方法,并通过迭代修正来保证测量精度。进一步地,根据分析揭示的最优窗长和拟合阶数,实现算法的高精度测量和高效率计算。仿真与硬件测试表明,测量精度均满足标准要求10倍及以上,可在硬件中实时稳定运行,并为PMU现场测试校准提供参考值。     

Placement of Synchronized Measurements for Power System Observability

This paper presents a method for the use of synchronized measurements for complete observability of a power system. The placement of phasor measurement units (PMUs), utilizing time-synchronized measurements of voltage and current phasors, is studied in this paper. An integer quadratic programming approach is used to minimize the total number of PMUs required, and to maximize the measurement redundancy at the power system buses. Existing conventional measurements can also be accommodated in the proposed PMU placement method. Complete observability of the system is ensured under normal operating conditions as well as under the outage of a single transmission line or a single PMU. Simulation results on the IEEE 14-bus, 30-bus, 57-bus, and 118-bus test systems as well as on a 298-bus test system are presented in this paper.