动态相量测量算法等效滤波器研究

指出实现动态相量测量的DPEA、DPEFM和TFDPE算法本质上可视为线性非时变(LTI)系统,推导出各系统等效数字滤波器的表达式,并给出算法的扩展形式。基于滤波器频响特性定义一组技术指标,并建立其与基波扰动、谐波、噪声和衰减直流各因素产生测量误差的对应数量关系。由此,一方面基于滤波器频响特性对测量算法综合性能进行便捷有效的评估,另一方面基于技术指标对扩展算法进行优化,设计出具有最佳频响特性的测量算法。针对P类性能要求,给出了数据窗长为2个和3个周波优化设计结果。技术指标和仿真实验结果表明,在相同数据长度下,优化算法相比原算法在综合性能上有大幅提升,特别是具有了非常强的抗直流干扰能力。     

基于窄带滤波器和变长数据窗的相量提取算法

为适应智能变电站全数字化保护系统对相量提取算法的新要求,针对短窗算法滤波性能差而傅里叶算法延时较长且数据窗固定的不足,提出了一种窄带滤波器与变长数据窗相结合的相量提取算法。首先采用窄带滤波器对采样值序列进行带通滤波,并由短窗算法估算滤波器初值,以减小窄带滤波器暂态过程影响,缩短滤波器延时。然后对滤波器输出序列采用基于最小二乘法的变数据窗算法,最终准确提取相量特征。算法充分考虑了智能变电站的特点,实现了可变数据窗的相量提取,在保证滤波精度的同时提高了相量提取速度。数字仿真和动模数据验证表明,该算法可在发生故障后较短时间内准确提取出基波相量,有效提高了智能变电站全数字化保护的速动性和适应性。     

基于改进泰勒加权最小二乘法的相量测量算法

大部分相量测量算法将信号相量作为一个静态模型,因此对电网中经常发生的电压幅值和相角波动特别敏感。基于标准频率下动态相量模型的泰勒加权最小二乘法(Taylor Weighted Least Squares, TWLS)不仅提供了相量值,还提供了相量导数值,可以提高对电网动态状况的监测。在此基础上,提出了一种基于基波频率值的改进泰勒加权最小二乘法。首先用非线性最小二乘法得到基波频率值。然后介绍了基于测量基波频率值的改进泰勒加权最小二乘法推导过程,并对该算法所涉及的窗函数、数据窗长度和泰勒多项式阶数进行分析选择。最后采用不同的信号模型和实际数据来检验算法的性能。仿真结果表明:提出的改进泰勒加权最小二乘法的测量精度满足要求。     

正交滤波相量算法的故障暂态响应及校正方法

正交滤波相量算法在故障暂态过程中的响应与故障前电气量及故障初相角有关,输出结果不确定。为更快得到准确的故障后相量,利用正交滤波器的等效变换提出1种校正方法,以故障起始时刻为起点,仅利用故障后的采样值,随着不断扩展的数据窗,迅速将正交滤波相量算法输出校正到故障稳态结果,通过理论分析和数字仿真验证了该校正算法的有效性。所提出的校正算法适用于电流、电压、阻抗等电气量的计算,不受频率偏移和故障前电气量影响,相比于滑窗相量算法和两点乘积等短窗算法,性能有较大提高,且计算量增加不大。     

一种适用于配电网的同步相量测量改进算法

分布式能源接入电网使配电网的动态特性日趋复杂,配电网运行管理从被动式走向主动式,同步相量测量技术在配电网的应用成为一种趋势。对适用于输电网的常规同步相量算法在配电网中的应用进行分析,根据产生误差的原因,提出了一种利用三角函数多项式对误差曲线进行最小二乘法拟合的新算法。阐述算法具体的实现过程,在动态变化、谐波干扰的情况下对算法进行仿真验证。仿真结果表明算法在各种条件下测量精度得到了很大提升。     

基于余弦平顶窗的谐波相量测量

In this paper, a Backstepping Global Integral Terminal Sliding Mode Controller (BGITSMC) with the view to enhancing the dynamic stability of a hybrid AC/DC microgrid has been presented. The proposed approach controls the switching signals of the inverter, interlinking the DC-bus with the AC-bus in an AC/DC microgrid for a seamless interface and regulation of the output power of renewable energy sources (Solar Photovoltaic unit, PMSG-based wind farm), and Battery Energy Storage System. The proposed control approach guarantees the dynamic stability of a hybrid AC/DC microgrid by regulating the associated states of the microgrid system to their intended values. The dynamic stability of the microgrid system with the proposed control law has been proved using the Control Lyapunov Function. A simulation analysis was performed on a test hybrid AC/DC microgrid system to demonstrate the performance of the proposed control strategy in terms of maintaining power balance while the system’s operating point changed. Furthermore, the superiority of the proposed approach has been demonstrated by comparing its performance with the existing Sliding Mode Control (SMC) approach for a hybrid AC/DC microgrid.     

一种新型的单瓣数字滤波器与傅立叶滤波器的比较研究

对传统的傅立叶滤波器与一种新型的单瓣滤波器进行了比较研究。与傅立叶滤波器相比 ,单瓣滤波器具有无旁瓣 ,且数据窗不必限制为一个基频周期的整数倍的特点 ,当窗长大于或等于基频周期的两倍时 ,其滤波精度高于傅氏滤波器 ,该滤波器适用于高精度的电气测量和故障定位     

一种新型的单瓣数字滤波器与傅立叶滤波器的比较研究

对传统的傅立叶滤波器与一种新型的单瓣滤波器进行了比较研究。与傅立叶滤波器相比,单瓣滤波器具有无旁瓣,且数据窗不必限制为一个基频周期的整数倍的特点,当窗长大于或等于基频周期的两倍时,其滤波精度高于傅氏滤波器,该滤波器适用于高精度的电气测量和故障定位。     

基于相量法的短数据窗快速滤波算法

超高压大机组电力系统要求数字保护动作可靠、快速,一般的全波傅里叶算法由于固有的数据窗延时难以满足要求。文中通过对故障信号采样值相量的物理概念分析,提出了基于解矩阵方程的短数据窗正交滤波器组的统一设计理论,该方法可按要求滤除任意整次或非整次谐波,并能保证余弦和正弦滤波器幅频特性一致,可作为自适应变数据窗保护中的基本算法;同时初步分析了滤波器幅频特性与数据窗暂态性能之间的关系,提出了考虑数据窗暂态性能的一般设计原则,仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

基于相量叠加的PI控制在并联有源滤波器中的应用

首先分析了并联有源滤波器误差信号的特点,并指出了传统PI控制应用于并联有源滤波器的不足是积分环节的作用具有周期性.针对误差信号的特点,在相量叠加的基础上提出了采用误差信号按周期叠加的改进PI控制方法,以消除积分环节的周期性.该方法应用于并联有源滤波器的控制中可有效地消除控制系统的稳态误差,提高系统的稳态和动态性能.仿真和实验结果证明了该控制方法的有效性.     

基于傅里叶变换的高精度频率及相量算法

离散傅里叶变换(DFT)是电力系统中频率及相量测量的基本算法,作者首先从理论上分析了传统的离散傅里叶算法存在的测量误差,并在传统的离散傅里叶算法的基础上提出了一种前向递推的DFT算法,该算法利用3点DFT数据进行频率及相量的测量,有效减小了运算量,仿真试验验证了所提算法的正确性。仿真结果还表明,该算法能有效地减小由傅里叶算法引起的测量误差,具有测量精度高的优点。     

基于快速相量提取算法的距离保护方案

傅立叶算法和最小二乘法在传统距离保护中得到了广泛应用,但2种算法均存在原理上的固有缺陷,提出了一种新的快速相量算法。该算法基于最小二乘矩阵束的原理,对补偿矩阵进行降阶处理,缩减了计算量,提高了计算效率。该方案首先利用快速相量算法提取工频分量,然后基于输电线路RL模型,利用工频测距方程,进行区内、外故障位置的判别。该方案采用的是单端电气量计算,大大提高了保护动作的灵敏性。理论分析和仿真结果均表明,该保护方案具有计算量小,精度高、受数据窗影响小等特点,具有一定的实用价值。     

计及较大频率偏移的谐波相量测量算法

近年来,电力电子化导致供电系统的电能质量明显恶化,次同步谐振问题时有发生。实现动态谐波相量的广域同步测量,是监测供电系统谐波含量及其动态变化水平,解决上述问题的关键手段之一。然而,频率偏移较大时,现有的谐波相量测量算法难以同时满足准确度高和计算量小的工程应用要求。本文基于香农采样定理对动态谐波相量进行建模,增加频率自适应调节,按信号实际频率确定并选取谐波相量测量滤波器,还依据对模型误差的理论分析,设计各谐波相量测量滤波器的频带宽度,从而提高谐波相量测量的准确度。计算量统计分析和仿真实验结果表明,本文提出的谐波相量测量新算法,不仅计算量小,而且准确度明显高于现有的泰勒傅里叶变换算法,十分适合于工程应用。     

基于泰勒级数和离散傅里叶变换的综合自适应相量算法

针对传统相量算法在动态过程中难以同时满足精度和速度要求的问题,提出一种基于泰勒级数和离散傅里叶变换(DFT)的综合自适应相量算法。该算法对稳态和动态情况,分别设计了时域算法和频域算法两种计算模式,并通过反推校验实现二者间的自适应切换。具体地,时域算法利用两相邻数据窗进行DFT分析,并根据特定精度要求进行简化,以此计算频率和相量;频域算法对电力信号模型进行泰勒级数展开,并通过一个数据窗的基波和各谐波含量计算相量、频率和频率变化率。仿真分析和实验测试结果均表明,在稳态和动态情况下所述算法的量测精度和响应性能均优于传统算法及相应的商用同步相量测量装置,满足实际应用要求。     

基于DFT的高精度相量测量的新算法

在传统的离散傅里叶算法的基础上提出了一种新的相量测量算法.首先,对纯基波信号,该算法利用2个数据窗的DFT变换数据推导出了一个关于频率偏移的方程,解此方程后可以求出基波信号的频率、幅值及相位的精确解,在推导过程中无任何近似误差,有效减小计算量的同时提高了测量的精确性;接着,为了提高谐波情况下测量的精度,利用采样起点间隔半个信号周期的DFT变换数据进行谱泄漏抵消;然后用前面的方法进行相量测量,通过跟踪采样频率,进而再次测量;最后,分别对存在谐波和噪声的情况进行了仿真.结果表明,该算法在各种情况下具有测量精度高的优点.     

基于Rife-Vincent窗的高准确度电力谐波相量计算方法

非同步采样时,快速傅里叶变换应用于谐波分析容易造成频谱泄露和栅栏效应,影响谐波相量计算的准确度。分析Rife-Vincent窗的旁瓣特性,提出一种基于5项Rife-Vincent(I)窗双谱线插值FFT的谐波相量计算方法。与传统窗函数相比,5项Rife-Vincent(I)窗具有更好的频谱泄漏抑制特性,而双谱线插值算法能够对栅栏效应进行有效修正。仿真实验结果表明,在非同步采样条件下,提出的方法适合于非线性电路谐波相量分析,22次复杂谐波电流信号的频率计算相对误差仅为5.7×10-11%,幅值计算相对误差≤5.3×10-7%,初相位计算相对误差≤3.1×10-6%。     

基于混沌遗传算法的滤波器优化

针对目前根据工程经验或简单的技术经济指标来设计无源滤波器的现状,将混沌序列引入遗传算法中,利用混沌序列的特性可以有效地弥补遗传算法存在的使优化解落入局部最优陷阱的缺陷,同时改进遗传算法的参数,可以进一步提高优化的效率和精度。测试函数的优化计算证实了该方法的正确性。工程实例表明,应用混沌遗传算法对LC滤波器参数进行优化,假设条件少,寻优空间大、寻优速度快,该算法可以用来作为LC滤波器参数优化的有效方法。     

基于最小二乘矩阵束算法的工频分量提取方法

从故障暂态信号中准确地提取出工频分量对于继电保护十分重要。最小二乘矩阵束算法采用衰减指数和模型,可以有效消除各类谐波及衰减直流分量的影响。文中通过仿真研究了采样频率、时间窗及模型阶数等关键参数选取对最小二乘矩阵束算法的影响。同时,分析了滤波器及数据采样对算法的影响。最后,在1个工频周期下与傅氏算法进行对比,仿真结果表明最小二乘矩阵束算法具有较高的计算精度。     

基于改进Morletd1波变换的同步相量及功率测量新算法

为PMU装置提供精确的相量测量算法对于提高广域测量技术的可靠性具有重要意义。一些常用的相量测量方法较易受频率波动、谐波和间谐波的干扰,测量效果并不理想。提出一种基于改进Morletd、波变换的相量及功率测量新算法。改进Morlet小波变换的等效时频窗宽度能够灵活调整而不受窗函数中心频率的限制,因而可根据测量需要获取较好的频率分辨率和动态特性。MATLAB仿真结果表明,该方法具有较好的动态响应速度。能够准确、有效地测量电力系统基波电压、电流相量、以及所派生的电气量,不受系统频率波动的影响和改进Morlet小波频率窗口外信号分量（谐波、间谐波）的干扰,且无需同步采样。