动态相量测量算法及其在强迫振荡源定位中的应用

发布时间：2017-09-22 14:44

  本文关键词：动态相量测量算法及其在强迫振荡源定位中的应用

  更多相关文章： 动态相量 泰勒级数 衰减直流 强迫振荡 频率特性 扰动源定位

【摘要】：当系统处于静态条件下时,现有商用同步相量测量算法取得了较好的测量效果,而在动态条件下,系统信号的频率及幅值随时间变化,算法精度急剧下降,从而无法满足实际应用中对相量测量的要求。同时,如何运用信号时域及频域信息进行相量测量将直接影响同步相量测量算法的各个指标,如时延性、运算量等,并进一步影响广域测量系统高级应用的性能。因此,本论文着重研究了基于信号频域和时频信息的动态同步相量测量算法,并研究了算法在强迫振荡扰动源定位中的应用。论文的主要工作有：(1)研究了基于信号频域信息的动态同步相量测量算法,包括基于频域动态模型的同步相量测量算法DPEFM以及利用频域信息滤除衰减直流的同步相量测量算法PFIDC。DPEFM基于动态信号泰勒级数模型,对同一数据窗的数据在不同频点进行傅立叶变换求解模型参数,大大提高了信号的相量测量精度。在DPEFM算法的基础上,考虑衰减直流分量对相量测量的影响,提出PFIDC算法,该算法基于含有衰减直流分量的动态信号泰勒级数模型,充分利用信号频域信息求得表示基波时变性和衰减直流分量的模型参数,减小了衰减直流分量对相量测量的影响,并且具有动态响应速度快、算法延时短等优点,能够满足IEEE标准对保护类PMU的测量要求。(2)基于信号泰勒模型的动态相量测量算法,若仅利用信号频域信息求解模型参数则算法时延短、运算量大,若仅利用信号时域信息求解则算法运算量小、时延长。为更好满足实际应用对时延和运算量的综合需求,提出同时利用时域信息和频域信息的动态同步相量测量算法。在动态相量泰勒模型的基础上,通过傅里叶变换分别求取不同数据窗及不同频率点的相量测量值,再结合测量值的时域和频域信息,分析相量模型的动态特性,最后根据动态特性进行相移运算求得报告时刻的动态相量测量值。对理想信号及PSCAD/EMTDC仿真信号的相量测量结果表明,该算法在低频振荡、频率偏移等动态条件下能有效降低信号动态特性对测量精度的影响。同时,该算法能对时延和运算量进行优化选择和平衡以满足实际应用的需求。(3)在强迫振荡起振初期,扰动源机组的频率总是超前于其它机组开始波动,因此通过估计各同步相量测量单元强迫振荡频率信号的相位相对关系可以有效地确定离振荡源最近的机组母线,这是应用频率特性定位扰动源的关键。基于此,本论文利用所研究的动态相量测量算法测量各机组母线频率增量波形的相量,并从相量相位的角度分析母线频率增量的振荡波形,最终实现定位扰动源。理论与仿真分析表明,通过分析动态频率的相量相位可简单有效地确定第一个到达初次振荡极值的机组母线,并进一步可获得各母线到达初次振荡极值的时间差,为频率特性在扰动源定位上的实际应用提供了新思路。
【关键词】：动态相量 泰勒级数 衰减直流 强迫振荡 频率特性 扰动源定位
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM933
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-14
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 同步相量测量算法的研究现状11-12
• 1.2.2 强迫振荡扰动源定位方法的研究现状12-13
• 1.3 本文研究的主要内容13-14
• 第2章 同步相量测量算法的动态信号模型14-17
• 2.1 引言14
• 2.2 动态信号泰勒级数模型14-15
• 2.3 考虑衰减直流分量的动态信号泰勒级数模型15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第3章 基于频域信息的动态同步相量测量算法17-36
• 3.1 引言17
• 3.2 基于频域动态模型的同步相量测量算法17-27
• 3.2.1 理论分析17-19
• 3.2.2 算法实现流程19
• 3.2.3 仿真说明及评价标准19-20
• 3.2.4 理想信号仿真验证20-26
• 3.2.5 基于PSCAD/EMTDC的动态信号仿真验证26-27
• 3.3 利用频域信息滤除衰减直流的同步相量测量算法27-35
• 3.3.1 理论分析28-30
• 3.3.2 算法实现流程30
• 3.3.3 仿真说明及评价标准30-31
• 3.3.4 理想信号仿真验证31-33
• 3.3.5 基于PSCAD/EMTDC的动态信号仿真验证33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 基于时频信息的动态同步相量测量算法36-48
• 4.1 引言36
• 4.2 理论分析36-39
• 4.2.1 基于信号时频信息的动态相量测量算法36-38
• 4.2.2 算法实现流程38
• 4.2.3 算法性能分析38-39
• 4.3 算法性能验证39-47
• 4.3.1 仿真说明39
• 4.3.2 理想信号仿真验证39-46
• 4.3.3 基于PSCAD/EMTDC的动态信号仿真验证46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 动态频率波形的相位测量与强迫振荡扰动源定位48-58
• 5.1 引言48
• 5.2 强迫振荡频率特性及实用性分析48-49
• 5.3 频率波形的相位分析与扰动源定位49-51
• 5.4 强迫振荡扰动源定位流程51
• 5.5 仿真验证51-57
• 5.5.1 发电机G1为扰动源52-55
• 5.5.2 发电机G2为扰动源55-57
• 5.6 本章小结57-58
• 结论58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果64

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本文编号：901407