Pmu相角检测方法及系统的制作方法
【专利摘要】一种PMU相角检测方法，包括步骤：获取相角数据，对相角数据进行分段拟合得到FEA曲线；根据各个分段区间内FEA曲线的最大值与最小值之差的平均值确定量测误差；基于相角和频率的关系，确定拟合参数，根据拟合参数确定所有分段区间内的拟合误差；根据拟合误差与量测误差确定系统误差；根据系统误差校正相角数据。本发明通过对相角数据进行分段拟合得到FEA曲线，根据FEA曲线分别计算量测误差、拟合误差及系统误差，能有效地检测出PMU相角量测中存在的系统误差，并对误差的大小做出准确评估，及时对PMU相角数据校正，降低相角量测的突变性，消除伪波动，提高PMU相角量测质量，有利于对整个电网的调度和控制。
【专利说明】PMU相角检测方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统监控测量【技术领域】，特别是涉及一种PMU相角检测方法及系统。
【背景技术】
[0002]随着互联电网规模的日益扩大，大容量、远距离输电和大型电力系统的联网输电成为现代电力系统的重要发展趋势。随着全球定位系统、数字信号处理器技术以及以太网通讯技术的发展，目前以同步相量测量这一技术手段为主。
[0003]同步相量测量单兀PMU(Phasor Measurement Unit)因其量测的同步性与相量上送的快速性为实现电力系统动态过程监测创造了条件，近年来在全球范围内得到快速发展。基于同步相量信息的动态安全控制得到广泛的应用，如电力系统监测、广域保护、阻尼控制、低频振荡辨识、次同步振荡在线预警、状态估计等。
[0004]目前，广泛采用DFT算法(离散傅里叶变换)作为PMU相角的检测方法。在额定频率时，DFT算法得到的基频相量能够准确反映系统的运行状况。但是，当系统处于非额定频率情况下，DFT算法导致的系统误差往往表现为伪波动的形式，难以用状态估计等方法消除，不仅影响PMU相角的精度，还会在实际应用时引入干扰，甚至将会对整个电网的调度和控制造成严重的影响。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种误差小、精度较高的PMU相角检测方法及系统。
[0006]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]一种PMU相角检测方法，包括步骤:
[0008]获取相角数据，对相角数据进行分段拟合得到FEA曲线；
[0009]根据各个分段区间内FEA曲线的最大值与最小值之差的平均值确定量测误差；
[0010]基于相角和频率的关系，确定拟合参数，根据拟合参数确定所有分段区间内的拟合误差；
[0011 ] 根据所述拟合误差与所述量测误差确定系统误差。
[0012]根据所述系统误差校正相角数据。
[0013]一种PMU相角检测系统,包括:
[0014]获取FEA曲线模块，用于获取相角数据，对相角数据进行分段拟合得到FEA曲线；
[0015]确定量测误差模块，用于基于FEA曲线，根据分段区间内FEA曲线的最大值与最小值之差的平均值确定量测误差；
[0016]确定拟合误差模块，用于基于相角和频率的关系，确定拟合参数，根据拟合参数确定所有分段区间内的拟合误差；
[0017]确定系统误差模块，用于根据所述拟合误差与所述量测误差确定系统误差；[0018]校正相角数据模块，用于根据所述系统误差校正相角数据。
[0019]本发明的有益效果:
[0020]通过对相角数据进行分段拟合得到FEA曲线，基于FEA曲线分别计算量测误差、拟合误差及系统误差，能有效地检测出PMU相角量测中存在的系统误差，并对误差的大小做出准确评估，及时对PMU相角数据校正，降低相角量测的突变性，消除伪波动，提高PMU相角量测质量，有利于对整个电网的调度和控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明PMU相角检测方法的示意流程图；
[0022]图2为本发明评估PMU相角量测系统的系统误差的系统的结构示意图；
[0023]图3为频率固定偏离额定值(49Hz)和频率斜坡时得到的相量相角的量测误差图；
[0024]图4为120s内稳态数据进行定分段间隔拟合得到的FEA曲线与频率拟合曲线图；
[0025]图5为60s内含扰动的数据进行定分段间隔拟合得到的FEA曲线与频率拟合曲线图；
[0026]图6为120s 内稳态数据进行自适应分段间隔拟合得到的FEA曲线与频率拟合曲线图；
[0027]图7为60s内含扰动的数据进行自适应分段间隔拟合得到的FEA曲线与频率拟合曲线图；
[0028]图8为定分段间隔拟合法和自适应分段间隔拟合法两种方法的频率拟合误差曲线图；
[0029]图9为定分段间隔拟合法和自适应分段间隔拟合法两种方法的量测误差图；
[0030]图10为定分段间隔拟合法和自适应分段间隔拟合法两种方法的拟合误差图；
[0031]图11为定分段间隔拟合法和自适应分段间隔拟合法两种方法综合考虑后的系统
误差图。
【具体实施方式】
[0032]为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0033]请参阅图1，图1为本发明PMU相角检测方法的示意流程图。本发明PMU相角检测方法，包括以下步骤:
[0034]S101获取相角数据，对相角数据进行分段拟合得到FEA曲线；
[0035]在其中一个实施例中，所述对相角数据进行分段拟合得到FEA曲线，采用定分段间隔拟合法或自适应分段间隔拟合法的分段拟合方法。
[0036]所述定分段间隔拟合法包括步骤:
[0037]检测相角曲线发生突变的时间点集{ti|i = 1,2,…，m}，给定分段拟合的分段间隔ΛΤ ;
[0038]对于首个突变点\之前的相角曲线，若\ < ΛΤ，则使用二次曲线拟合相角曲线，使用直线拟合频率曲线；若ΛΤ，将(0，\)按照ΛΤ分段后拟合相角与频率；[0039]对于两个突变点\ > tj之间的相角曲线，若< ΔΤ，直接拟合相角与频率，若ΛΤ，将(ti;tp按照ΛΤ分段后拟合相角与频率。
[0040]所述自适应分段间隔拟合法包括步骤:
[0041]检测频率曲线拐点的时间点集h = {tk|k = 1,2,..., m};
[0042]检测相角曲线发生突变的时间点集t2 = {ti | i = 1,2,..., m}；
[0043]设定分段时间点集t = h U t2，使用二次曲线拟合相角曲线，使用直线拟合频率曲线。
[0044]S102基于FEA曲线，根据分段区间内FEA曲线的最大值与最小值之差的平均值确
定量测误差；
[0045]根据公式
【权利要求】
1.一种PMU相角检测方法，其特征在于，包括步骤:获取相角数据，并对所述相角数据进行分段拟合得到FEA曲线；根据各个分段区间内FEA曲线的最大值与最小值之差的平均值确定量测误差；根据相角和频率的关系，确定拟合参数，根据拟合参数确定所有分段区间内的拟合误差;根据所述拟合误差与所述量测误差确定系统误差；根据所述系统误差校正相角数据。
2.根据权利要求1所述的PMU相角检测方法，其特征在于:所述对相角数据进行分段拟合得到FEA曲线的步骤包括:检测相角曲线发生突变的时间点集{tili = 1,2,…，m}，给定分段拟合的分段间隔ΔΤ ；对于首个突变点\之前的相角曲线，若\ < △ T，则使用二次曲线拟合相角曲线，使用直线拟合频率曲线；若\ > ΛΤ，将(0，按照Λ T分段后拟合相角与频率；对于两个突变点\ 之间的相角曲线，若\__ti < ΛΤ，直接拟合相角与频率，若tj-t, > ΛΤ，将(ti; tj)按照ΛΤ分段后拟合相角与频率；或所述对相角数据进行分段拟合得到F`EA曲线的步骤包括:检测频率曲线拐点的时间点集h = {tjk = 1,2,..., m}；检测相角曲线发生突变的时间点集t2 = {ti I i = 1,2,..., m}；设定分段时间点集t = h U t2，使用二次曲线拟合相角曲线，使用直线拟合频率曲线。
3.根据权利要求1所述的PMU相角检测方法，其特征在于:所述根据各个分段区间内FEA曲线的最大值与最小值之差的平均值确定量测误差的步骤包括公式:^{FEA^-FEA^)D -vN其中Dv为量测误差，FEA—为各个分段区间内FEA曲线的最大值，FEAkmin为各个分段区间内FEA曲线的最小值，N为分段区间的数量。
4.根据权利要求1所述的PMU相角检测方法，其特征在于:所述根据拟合参数确定所有分段区间内的拟合误差的步骤包括如下:设定相角和频率分段拟合的表达式为=+= 名.c, =! 80^.根据相角和频率的关系，确定拟合参数如下:b =360^ —5{));设定:ξ i = 180e1-Ci 和 η , = 360(d1-50)-bi ；N根据公式丨+ 确定拟合误差，其中Fv为拟合误差，N为分段区间的数量。"— N
5.根据权利要求1所述的PMU相角检测方法，其特征在于:所述根据所述拟合误差与所述量测误差确定系统误差，根据公式D' v = Dv+aFv确定所述系统误差，其中D' v为系统误差，Dv为量测误差，Fv为拟合误差，a权重系数，a的取值范围为0.01~0.05。
6.—种PMU相角检测系统，其特征在于，包括:获取FEA曲线模块，用于获取相角数据，对相角数据进行分段拟合得到FEA曲线；确定量测误差模块，用于基于FEA曲线，根据分段区间内FEA曲线的最大值与最小值之差的平均值确定量测误差；确定拟合误差模块，用于基于相角和频率的关系，确定拟合参数，根据拟合参数确定所有分段区间内的拟合误差；确定系统误差模块，用于根据所述拟合误差与所述量测误差确定系统误差；校正相角数据模块，用于根据所述系统误差校正相角数据。
7.根据权利要求6所述的PMU相角检测系统，其特征在于:所述对相角数据进行分段拟合得到FEA曲线的步骤包括:检测相角曲线发生突变的时间点集{tili = 1,2,…，m}，给定分段拟合的分段间隔ΔΤ ；对于首个突变点\之前的相角曲线，若\ < △ T，则使用二次曲线拟合相角曲线，使用直线拟合频率曲线；若\ > ΛΤ，将(0，tj按照Λ T分段后拟合相角与频率；对于两个突变点\ 之间的相角曲线，若\__ti < ΛΤ，直接拟合相角与频率，若tj-t, > ΛΤ，将(ti; tj)按照ΛΤ分段后拟合相角与频率；或所述对相角数据进行分段拟合得到FEA曲线的步骤包括:检测频率曲线拐点的时间点集h = {tjk = 1,2,..., m}；检测相角曲线发生突变的时间点集t2 = {ti I i = 1,2,..., m}；设定分段时间点集t = h U t2，使用二次曲线拟合相角曲线，使用直线拟合频率曲线。
8.根据权利要求6所述的PMU相角检测系统，其特征在于:所述量测误差模块根据公式
9.根据权利要求6所述的PMU相角检测系统，其特征在于:所述拟合误差模块根据如下步骤确定拟合误差:设定相角和频率分段拟合的表达式为
10.根据权利要求6所述的评估PMU相角量测系统的系统误差系统，其特征在于:所述确定系统误差模块，根据公式D' v = Dv+aFv确定，其中D' v为系统误差，Dv为量测误差，Fv为拟合误差，a权重 系数，a的取值范围为0.01~0.05。
【文档编号】G01R25/02GK103630744SQ201310307309
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2013年7月19日
【发明者】胡玉岚, 王奕, 毕天姝, 刘灏, 冯谦, 钱程, 梅成林, 李田刚, 安然然, 罗航, 张健, 张远, 杨汾艳, 徐柏榆, 翁洪杰, 盛超, 陈晓科, 孙闻, 陈锐, 马明, 张俊峰, 王晓毛 申请人:广东电网公司电力科学研究院