電力系統(tǒng)的頻率測(cè)量算法研究.pdf

1、頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是電力系統(tǒng)實(shí)施安全穩(wěn)定控制的重要反饋?zhàn)兞浚娏ο到y(tǒng)運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要快速準(zhǔn)確測(cè)量頻率。傳統(tǒng)的頻率測(cè)量算法在電力系統(tǒng)新的發(fā)展趨勢(shì)下，可能會(huì)存在運(yùn)算速度或精度無法保證的問題，因此，修正傳統(tǒng)算法或者研究新的算法，以適應(yīng)電力系統(tǒng)的發(fā)展，具有重要意義。本文對(duì)傳統(tǒng)測(cè)頻算法的基本原理進(jìn)行了深入研究，并以此為基礎(chǔ)上提出三種適用于不同情況的測(cè)頻算法。主要取得的研究成果總結(jié)如下：
　　傳統(tǒng)常用的一些算法存在耗時(shí)較長(zhǎng)且

2、計(jì)算量大的問題，尤其是頻率劇烈變化時(shí)，所需時(shí)間更是成倍增長(zhǎng)，因而不能完全適用于實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合。本文提出一種基于插值型數(shù)值微分的快速頻率測(cè)量算法，利用Newton插值法及Newton向前差分公式獲取信號(hào)的多階導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而獲得系統(tǒng)頻率，實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，該算法測(cè)量精度較高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，且不受電壓幅值及相角不同的影響，適用于實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合。
　　基于相角差的傳統(tǒng)傅氏測(cè)頻算法所采用的相角差無法正確反映真實(shí)相角差，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果存在原理誤

3、差。本文提出了一種基于修正相角差的傅氏測(cè)頻算法。利用相角差作為中間量，通過修正因子對(duì)相角差進(jìn)行修正，消除傳統(tǒng)傅氏算法的原理誤差。算法保留了傅氏算法不敏感于噪聲和諧波的良好特性。同時(shí)，采用基于二次插值技術(shù)的采樣序列迭代修正方法，克服傳統(tǒng)測(cè)頻算法速度與精度無法兼得的矛盾。仿真結(jié)果表明，相比于傳統(tǒng)傅氏算法，在相同的硬件環(huán)境下，本文算法的運(yùn)算速度及測(cè)量精度均有提高。
　　傳統(tǒng)的測(cè)頻算法一般基于靜態(tài)模型進(jìn)行估算，在暫態(tài)過程中，會(huì)產(chǎn)生較大誤差

4、。本文提出一種基于含衰減直流分量的動(dòng)態(tài)模型的測(cè)頻算法，采用最小二乘法擬合動(dòng)態(tài)模型的泰勒展開多項(xiàng)式。算法首先將觀察窗的動(dòng)態(tài)模型展開為二階泰勒多項(xiàng)式，然后利用最小二乘法求取泰勒系數(shù)，根據(jù)泰勒系數(shù)即可估算動(dòng)態(tài)模型的頻率。該算法具有不敏感于噪聲及諧波、精度高、延時(shí)小、且不適用區(qū)短的良好特性，十分適用于電力系統(tǒng)暫態(tài)過程中瞬時(shí)頻率的實(shí)時(shí)測(cè)量。仿真表明，本算法在含衰減直流分量、含噪聲、含諧波、頻率波動(dòng)、相角突變、幅值突變等暫態(tài)過程中均表現(xiàn)出良好的性能