电力系统的频率测量算法研究

发布时间：2017-10-05 16:15

  本文关键词：电力系统的频率测量算法研究

  更多相关文章： 频率测量 算法 数值微分 傅氏算法 泰勒展开 最小二乘法

【摘要】：频率是衡量电能质量的重要指标,也是电力系统实施安全稳定控制的重要反馈变量,电力系统运行的各个环节都需要快速准确测量频率。传统的频率测量算法在电力系统新的发展趋势下,可能会存在运算速度或精度无法保证的问题,因此,修正传统算法或者研究新的算法,以适应电力系统的发展,具有重要意义。本文对传统测频算法的基本原理进行了深入研究,并以此为基础上提出三种适用于不同情况的测频算法。主要取得的研究成果总结如下:传统常用的一些算法存在耗时较长且计算量大的问题,尤其是频率剧烈变化时,所需时间更是成倍增长,因而不能完全适用于实时性要求高的场合。本文提出一种基于插值型数值微分的快速频率测量算法,利用Newton插值法及Newton向前差分公式获取信号的多阶导数,进而获得系统频率,实验仿真结果表明,该算法测量精度较高,实时性强,且不受电压幅值及相角不同的影响,适用于实时性要求高的场合。基于相角差的传统傅氏测频算法所采用的相角差无法正确反映真实相角差,导致计算结果存在原理误差。本文提出了一种基于修正相角差的傅氏测频算法。利用相角差作为中间量,通过修正因子对相角差进行修正,消除传统傅氏算法的原理误差。算法保留了傅氏算法不敏感于噪声和谐波的良好特性。同时,采用基于二次插值技术的采样序列迭代修正方法,克服传统测频算法速度与精度无法兼得的矛盾。仿真结果表明,相比于传统傅氏算法,在相同的硬件环境下,本文算法的运算速度及测量精度均有提高。传统的测频算法一般基于静态模型进行估算,在暂态过程中,会产生较大误差。本文提出一种基于含衰减直流分量的动态模型的测频算法,采用最小二乘法拟合动态模型的泰勒展开多项式。算法首先将观察窗的动态模型展开为二阶泰勒多项式,然后利用最小二乘法求取泰勒系数,根据泰勒系数即可估算动态模型的频率。该算法具有不敏感于噪声及谐波、精度高、延时小、且不适用区短的良好特性,十分适用于电力系统暂态过程中瞬时频率的实时测量。仿真表明,本算法在含衰减直流分量、含噪声、含谐波、频率波动、相角突变、幅值突变等暂态过程中均表现出良好的性能。
【关键词】：频率测量 算法 数值微分 傅氏算法 泰勒展开 最小二乘法
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM935.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景和意义10
• 1.2 研究现状10-17
• 1.3 本文研究内容17-18
• 2 基于数值微分的快速测频算法18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 基于NEWTON向前差分的多阶导数计算18-21
• 2.3 基于数值微分的快速测频算法21-24
• 2.4 算例分析24-26
• 2.5 小结26-27
• 3 基于修正相角差的傅氏测频算法27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 傅氏测频算法的基本原理27-29
• 3.3 基于修正相角差的傅氏测频算法29-31
• 3.4 算法特点31-32
• 3.5 算法误差分析32-34
• 3.6 算例分析34-38
• 3.7 小结38-39
• 4 基于含衰减直流分量的动态模型的测频算法39-52
• 4.1 引言39-40
• 4.2 基于含衰减直流分量的动态模型的测频算法40-44
• 4.3 算例分析44-50
• 4.4 进一步说明50-51
• 4.5 小结51-52
• 5 结论与展望52-54
• 5.1 全文总结52-53
• 5.2 展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-59
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录59-60
• 附录2 攻读硕士学位期间参与的科研项目60

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本文编号：977763