一种同步相量测量装置的动态相量测量系统及其测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种动态相量测量方法，具体设及一种同步相量测量装置的动态相量 测量方法。
【背景技术】
[000引 同步相量测量装置（PhasorMeasurement化it,PMU)的应用，使大规模互联电网 的实时监测成为可能，为大规模互联电网的监测和分析带来了极大地便利。PMU的动态性能 十分重要，但在实际中电网电压的幅值、频率和相角难W保持恒定，因此PMU始终需要测量 动态信息。当电网发生低频振荡、频率偏移等故障时，如果对电流、电压估计不准确，有可能 造成对电网潮流的错误估计，从而导致对电网状态的错误判断和对电网故障的错误分析， 引起错误调度，影响电网的安全稳定运行。随着分布式电源大规模接入电网，电网中的干扰 因素会不断增多，动态测量对电力系统的意义会愈发显著。
[0003] 相量测量方法是PMU动态监测的核屯、。现阶段，实际中主要采用的相量测量算法 是离散傅里叶变换相量估计法（discreteFouriertransform,DFT)。DFT可W准确测量静 态相量的幅值和频率，但DFT测量动态相量时效果会明显变差。因此，动态相量测量方法还 很不成熟，如何能够准确、实时的测量动态相量仍需要深入研究。只有运样才能提高PMU实 际测量的准确性，满足大型互联电网测量分析的实际需要。
【发明内容】
[0004] 为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种同步相量测量装置的动态相量测量 系统及其测量方法。
[0005] 实现上述目的所采用的解决方案为：
[0006] -种同步相量测量装置的动态相量测量系统，该系统包括电流电压输入模块、卫 星接收机、计算模块、通讯模块、存储器模块；所述计算模块与卫星接收机、通讯模块、存储 器模块和电流电压输入模块相连。
[0007] 优选的，所述电流电压输入模块包括滤波器和模数转化装置，输入的模拟电流电 压量经滤波器滤除高频干扰后，由模数转化装置将模拟电流电压量转化为数字量。
[0008] 优选的，所述卫星接收机获得卫星授权后，可同时接收GPS卫星信号和北斗卫星 信号，根据信号质量自动选择卫星信号，还可W手工设置接收的信号的种类，W保证时间信 号的安全性。在初始化时，可W根据接收的卫星数量、卫星仰角等信息自动判断选择何种卫 星信号。将卫星的标准时间赋给被观测相量作为被观测相量的时标。
[0009] 优选的，所述计算模块根据不同的应用需求选择不同的滤波器和窗函数，配合四 分之立基波周期动态相量测量算法得到动态相量即被观测相量的测量值，减少动态相量的 测量时间。
[0010] 优选的，所述通讯模块功能包括将计算模块中的计算结果上传到W太网，进行远 程分析和控制、将远程指令传输到计算模块，配置不同的相量测量方案。
[0011] 通讯模块做为微处理器连接W太网的接口，用于PMU和外界的信息交换。存储器 模块可W存储同步相量测量结果。
[0012] 优选的，所述存储器模块用于存储计算模块的计算结果。
[0013] 优选的，所述测量方法包括如下步骤：（1)所述电流电压输入模块采集四分之= 基波周期的数据，组成列向量
N为一个周期的采样点数；
[0014] 似对采集的数据进行Kalman滤波降低噪声、提高信噪比；
[0015] (3)计算模块由LS法估计被观测相量參，得式（1)
[001引
…
[0017] 式中，
《为角频率，j是虚部，N为一个周期的采样点数， W为窗函数，一般选择化mming窗函数或者Kaiser窗函数，f:为经过Kalman滤波的列向 量，
，菱为多的共辆相量;WH为窗函数转置，片;为Bsq转置；
[0018] 测量动态相量的核屯、是四分之=基波周期动态相量测量算法，每一个计算时间窗 内截取四分之=基波周期的测量量。对截取的数据采用最小二乘相量估计算法测量相量。 由于算法在基频附近频谱平坦，故具有良好的动态特性。同时，在截取数据和最小二乘相量 估计时可W选择不同的滤波器和窗函数，调整计算结果。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果：
[0020] 本发明采用四分之=基波周期动态相量测量算法测量动态相量，解决了动态相量 测量中计算量和实时性的矛盾，实现动态相量的快速准确测量，可W提高同步相量测量装 置的测量性能，为大电网分析和控制提供帮助。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的原理结构图；
[0022] 图2为本发明动态相量测量算法的核屯、思路图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0024] 一种同步相量测量装置的动态相量测量系统，包括电流电压输入模块1，卫星接收 机2,计算模块3,通讯模块4、存储器模块5。电流电压输入模块1中包括滤波器和模数转化 两个部分，输入的模拟电流量和电压量经滤波器滤除高频干扰后，由模数转化部分将模拟 量转化为数字量，转化结果输入计算模块3。卫星接收机2获得卫星授时，改时间可W来自 GPS卫星或北斗卫星。卫星接收机输出的时间信号输入计算模块3,在该模块中采用四分之 =基波周期动态相量测量算法测量出动态相量即被观测相量。通讯模块4可W将计算模块 3中的计算结果上传到W太网，进行远程分析和控制；也可W将远程指令传输到计算模块3 中，配置不同的相量测量方案。存储器模块5可W存储计算模块3中的计算结果。
[00巧]采用四分之=基波周期动态相量测量算法测量动态相量，减少动态相量的测量时 间。
[0026] 可W根据不同的应用需求选择不同的滤波器和窗函数，配合四分之=基波周期动 态相量测量算法。
[0027] 卫星接收机可W同时接收GPS卫星信号和北斗卫星信号，可W根据信号质量自动 切换，W保证卫星信号的质量。
[002引可W手工设置卫星接收机接收的信号的种类，可W保证时间信号的安全性。
[0029] 可W通过通讯模块接收指令、上传数据，实现远程控制和分析。
[0030] 一种同步相量测量装置的动态相量测量系统的的测量方法，包括如下步骤：（1) 电流电压输入模块接收四分之=基波周期的模拟数据组成列向量
N为一个周 期的采样点数；电流电压输入模块的滤波器对组成的列向量数据进行Kalman滤波降低噪 声、提高信噪比
0y为观测噪声，0 "为建模噪声，电流电 压输入模块的模数转化装置将滤波后的模拟信号转化成数字信号并传给计算模块；(2)计 算模块通过最小二乘法化巧估计被观测相量房，得式（1)
[0031]
…
[0032] 式中，
《为角频率，j是虚部，N为一个周期的采样点数， W为窗函数，一般选择化mming窗函数或者Kaiser窗函数，J为经过Kalman滤波的列向 量，
，多为#的共辆相量;WH为窗函数转置，增为Bsq转置；
[0033] 如图2所示。首先选择合适滤波器处理采集数据，降低数据的信噪比。其次，选择 合适的窗函数截取被测量的数据。第=，采用四分之=基波周期动态相量观测算法估计动 态相量。
[0034] 最后应当说明的是：W上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范 围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应 当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的【具体实施方式】进行种种变更、修改 或者等同替换，但运些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种同步相量测量装置的动态相量测量系统，其特征在于，该系统包括电流电压输 入模块、卫星接收机、计算模块、通讯模块、存储器模块；所述计算模块分别与卫星接收机、 通讯模块、存储器模块和电流电压输入模块相连。2. 如权利要求1所述测量系统，其特征在于，所述电流电压输入模块包括滤波器和模 数转化装置，输入的模拟电流电压量经滤波器滤除高频干扰后，由模数转化装置将模拟电 流电压量转化为数字量。3. 如权利要求1所述测量系统，其特征在于，所述卫星接收机获得卫星授权后接收卫 星信号，并将卫星的标准时间赋给被观测相量作为被观测相量的时标。4. 如权利要求3所述测量系统，其特征在于，所述卫星接收机用于同时接收GPS卫星信 号和北斗卫星信号、并根据信号质量自动选择卫星信号，还用于手工设置接收的信号的种 类。5. 如权利要求1所述测量系统，其特征在于，所述计算模块根据不同的应用需求选择 相应的滤波器和窗函数，通过四分之三基波周期的数据采用动态相量测量算法得到被观测 相量的值。6. 如权利要求1所述测量系统，其特征在于，所述通讯模块用于将计算模块中的计算 结果上传到以太网，还用于进行远程分析和控制、将远程指令传输到计算模块，还用于配置 不同的相量测量方案。7. 如权利要求1所述测量系统，其特征在于，所述存储器模块用于存储计算模块的计 算结果。8. -种如权利要求1所述测量系统的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括如下 步骤：（1)采集四分之三基波周期的模拟数据，组成列向量；N为一个周期的采样 点数； (2) 对列向量中的数据进行Kalman滤波和模数转换；(3) 通过下式求得被观测相量的值J :(1) 为角频率，j是虚部，N为一个周期的采样点数， W为窗函数，一般选择Hamming窗函数或者Kaiser窗函数，I为经过Kalman滤波的列向 量，，#为#的共辄相量;Wh为窗函数转置，C为B sq转置。
【专利摘要】本发明提供一种同步相量测量装置的动态相量测量系统及其测量方法，该系统包括电流电压输入模块、卫星接收机、计算模块、通讯模块、存储器模块；所述计算模块与卫星接收机、通讯模块、存储器模块和电流电压输入模块相连。本发明采用四分之三基波周期动态相量测量算法测量动态相量，解决了动态相量测量中计算量和实时性的矛盾，实现动态相量的快速准确测量，可以提高同步相量测量装置的测量性能，为大电网分析和控制提供帮助。
【IPC分类】G01R25/00
【公开号】CN105182073
【申请号】CN201510559448
【发明人】卢达, 林繁涛, 赵莎, 白静芬, 李华, 陈松方, 宋晓卉, 曾彦超, 白璋
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月6日