面向負荷快速響應(yīng)的頻率測量算法研究.pdf

1、頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標，也是電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)備和安全穩(wěn)定裝置的重要控制參數(shù)。頻率測量貫穿電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用全過程。隨著需求響應(yīng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，負荷側(cè)的快速響應(yīng)資源能夠主動參與電網(wǎng)互動，頻率和頻率變化率也逐漸成為負荷快速響應(yīng)的重要控制參數(shù)，這對頻率測量算法的實時性和精確度提出了更高的要求。本文在傳統(tǒng)頻率測量算法的研究基礎(chǔ)上進行算法改進，研究適用于負荷側(cè)的頻率和頻率變化率測量算法，并提出一種基于頻率和頻率變化率響應(yīng)的負荷控制策

2、略。主要的研究工作包括以下幾點:
　　(1)介紹了頻率測量的基本要求以及電網(wǎng)觀測模型;按照適用的電網(wǎng)信號觀測模型，對常用的頻率測量算法進行分類，并且從原理、適用情況、測量精度和響應(yīng)速度等多方面對算法進行分析并仿真。
　　(2)考慮到負荷側(cè)諧波污染、噪聲干擾以及沖擊負荷對信號的影響，本文提出一種基于暫態(tài)觀測模型的測頻算法。該算法首先利用泰勒展開式對暫態(tài)觀測模型進行預(yù)處理，提取頻率偏差量，建立卡爾曼濾波的系統(tǒng)九狀態(tài)模型。然后，利

3、用卡爾曼濾波算法對狀態(tài)模型進行迭代計算，從而獲得頻率偏差量的最優(yōu)估計，實現(xiàn)電網(wǎng)頻率跟蹤。為了提高算法對突變信號的響應(yīng)能力，設(shè)置了合適的時間區(qū)間，進行數(shù)據(jù)采樣和卡爾曼濾波算法。該算法具有不敏感于諧波分量、噪聲以及衰減直流分量，精度高，實時性好等特點。即使在頻率突變、幅值突變的情況下，經(jīng)過半個周期的延時即可實現(xiàn)頻率的跟蹤。
　　(3)為了實現(xiàn)直接測量頻率變化率以及動態(tài)頻率的跟蹤，提出一種計及頻率變化率的頻率測量算法。該算法首先利用二元

4、函數(shù)泰勒展開對電網(wǎng)動態(tài)觀測模型進行預(yù)處理，提取頻率和頻率變化率的參數(shù)。選取了合適的時間窗進行數(shù)據(jù)采樣，從而建立狀態(tài)量的線性方程組。最后，采用最小二乘法解決線性方程組的擬合問題，求取采樣點的頻率偏差和頻率變化率偏差，從而實現(xiàn)頻率和頻率變化率的實時、精確跟蹤。本算法十分適合頻率線性變化的動態(tài)觀測模型，精度高、實時性好。即使在頻率、幅值突變的情況，該算法在經(jīng)過不到一個周期的不適用區(qū)后，仍然可以繼續(xù)跟蹤頻率和頻率變化率的變化。
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