一种适用于不同应用场景的同步相量量测方法技术

本发明专利技术公开了一种不同应用场景的同步相量量测方法，首先确定不同应用场景下的同步相量测量需求，包括测量带宽、上传速率和误差极限；根据所确定的测量需求建立通用误差模型，并基于该通用误差模型确定复带通滤波器的参数范围；基于得到的复带通滤波器的参数范围，利用迭代重加权算法设计复带通滤波器，并得到所设计复带通滤波器的系数；验证设计出的复带通滤波器的响应时间和上送延时是否满足标准要求，若不满足，则调整测量需求重新设计复带通滤波器，若满足，则利用该复带通滤波器进行相量测量。利用上述方法可以根据电力系统的不同应用场景，通过调整算法参数设计出满足不同标准和应用需求的相量算法。标准和应用需求的相量算法。标准和应用需求的相量算法。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于不同应用场景的同步相量量测方法


[0001]本专利技术涉及同步相量测量
，尤其涉及一种适用于不同应用场景的同步相量量测方法。

技术介绍

[0002]目前，同步相量量测装置(Phasor Measurement Unit,PMU)能够实现电力系统的动态监测，因此被广泛部署于输电网和配电网中，根据IEEE的标准，PMU可分为P类和M类，P类适用于保护类应用，需要快速的响应速度；此外它的测量带宽较窄，且不需要抑制带外间谐波；M类PMU具有更宽的测量带宽，并且需要根据不同的上传速率抑制不同频带的带外间谐波。
[0003]但是随着新能源、直流输电、有源负载的快速发展，电力系统变得愈加复杂，因此，亟需研制适用于不同场景和需求的PMU。例如目前世界范围内在新能源占比较大的地区，已发生多起次同步振荡(Sub-synchronous oscillation,SSO)现象，PMU具有较高的数据上传速率以及全局同步性，因此成为实时监测SS0的有效工具之一。因此需要研究适用于不同类别PMU的高性能相量估计算法，以实现不同场景下的有效应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种适用于不同应用场景的同步相量量测方法，利用该方法可以根据电力系统的不同应用场景，通过调整算法参数设计出满足不同标准和应用需求的相量算法。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种不同应用场景的同步相量量测方法，所述方法包括：
[0007]步骤1、确定不同应用场景下的同步相量测量需求，包括测量带宽、上传速率和误差极限；
[0008]步骤2、根据所确定的测量需求建立通用误差模型，并基于该通用误差模型确定复带通滤波器的参数范围；其中，所述复带通滤波器的参数范围包括通带范围、阻带范围、通带增益范围和阻带增益范围；
[0009]步骤3、基于得到的复带通滤波器的参数范围，利用迭代重加权算法设计复带通滤波器，并得到所设计复带通滤波器的系数；
[0010]步骤4、验证设计出的复带通滤波器的响应时间和上送延时是否满足标准要求，若不满足，则调整测量需求重新设计复带通滤波器，若满足，则利用该复带通滤波器进行相量测量。
[0011]由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，利用上述方法可以根据电力系统的不同应用场景，通过调整算法参数设计出满足不同标准和应用需求的相量算法。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0013]图1为本专利技术实施例提供的适用于不同应用场景的同步相量量测方法流程示意图；
[0014]图2为本专利技术实施例所述复带通滤波器的幅度响应示意图；
[0015]图3为本专利技术所举实例的频率响应示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0017]下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例提供的适用于不同应用场景的同步相量量测方法流程示意图，所述方法包括：
[0018]步骤1、确定不同应用场景下的同步相量测量需求，包括测量带宽、上传速率和误差极限；
[0019]在该步骤中，为了设计相量量测方法，需首先确定复带通滤波器的参数范围，而这是由测量需求决定的，不同的应用场景有不同的同步相量测量需求，包括测量带宽、上传速率和误差极限等。例如M类和P类PMU有不同的测量频带，M类PMU的测量频带是45Hz～55Hz，P类PMU的测量频带是48Hz～52Hz；对于50Hz的电力系统而言，存在10Hz、25Hz、50Hz和100Hz的上传速率。
[0020]具体实现中，误差极限包括相量误差、幅值误差、相角误差、频率误差和频率变化率误差。因此需首先确定不同场景下的测量需求，包括测量带宽、上传速率和误差极限等。
[0021]步骤2、根据所确定的测量需求建立通用误差模型，并基于该通用误差模型确定复带通滤波器的参数范围；
[0022]在该步骤中，在设计复带通滤波器时，首先需确定复带通滤波器的参数范围，主要包括通带范围、阻带范围、通带增益范围和阻带增益范围。对于不同类别的PMU，通带和阻带范围可根据不同场景的测量频带和上传速率直接得到；通带和阻带的增益范围则是由误差极限决定的，本施例通过建立滤波器增益和误差极限之间的通用误差模型来确定复带通滤波器的参数范围，具体过程为：
[0023]如图2所示为本专利技术实施例所述复带通滤波器的幅度响应示意图，图2中，|H(f)|为复带通滤波器的幅度响应，δ为通带纹波，表明滤波器的通带增益在1-δ到1+δ之间波动，阻带增益则小于λ。建立误差模型的目的是期望根据误差极限得到δ和λ的最大值，从而方便设计复带通滤波器。
[0024]当使用复带通滤波器测量相量时，估计误差必然满足下式：
[0025]E＝|E(δ)+E(λ)|≤E
lim
ꢀꢀ
(1)
[0026]式中，E表示估计误差；E(δ)表示由通带波纹δ引起的估计误差；E(λ)表示由阻带未完全抑制的干扰分量引起的估计误差；E
lim
表示由标准或应用需求确定的误差极限；显然，由δ和λ引起的误差之间存在着耦合关系，此时难以分析出δ和λ的范围；
[0027]本实例根据所确定的测量需求，将误差极限在滤波器通带和阻带进行分配，具体来说：
[0028]E＝|E(δ)+E(λ)|≤|E(δ)|+|E(λ)|≤E
lim
[0029]|E(δ)|≤E
pass
,|E(λ)|≤E
stop
,E
pass
+E
stop
≤E
lim
[0030]其中，δ为滤波器通带纹波；λ为滤波器阻带增益；E(δ)为由通带纹波引起的测量误差；E(λ)为由阻带增益引起的测量误差；E
lim
是标准或应用需求确定的误差极限；E
pass
为分配的通带误差极限；E
stop
为分配的阻带误差极限；
[0031]然后根据预先分配的通带误差极限和阻带误差极限，分别构建通带增益和阻带增益与测量误差之间的函数关系，具体为：
[0032]δ≤S1(E
pass
),λ≤S2(E
stop
)
[0033]其中，S1(
·
)和S2(
·
)是与E
pass
和E<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不同应用场景的同步相量量测方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、确定不同应用场景下的同步相量测量需求，包括测量带宽、上传速率和误差极限；步骤2、根据所确定的测量需求建立通用误差模型，并基于该通用误差模型确定复带通滤波器的参数范围；其中，所述复带通滤波器的参数范围包括通带范围、阻带范围、通带增益范围和阻带增益范围；步骤3、基于得到的复带通滤波器的参数范围，利用迭代重加权算法设计复带通滤波器，并得到所设计复带通滤波器的系数；步骤4、验证设计出的复带通滤波器的响应时间和上送延时是否满足标准要求，若不满足，则调整测量需求重新设计复带通滤波器，若满足，则利用该复带通滤波器进行相量测量。2.根据权利要求1所述不同应用场景的同步相量量测方法，其特征在于，在步骤1中，所述误差极限包括相量误差、幅值误差、相角误差、频率误差和频率变化率误差。3.根据权利要求1所述不同应用场景的同步相量量测方法，其特征在于，在步骤2中，所述根据所确定的测量需求建立通用误差模型的过程具体为：根据所确定的测量需求，将误差极限在滤波器通带和阻带进行分配，具体来说：E＝|E(δ)+E(λ)|≤|E(δ)|+|E(λ)|≤E
lim
|E(δ)|≤E
pass
,|E(λ)|≤E
stop
,E
pass
+E
stop
≤E
lim
其中，δ为滤波器通带纹波；λ为滤波器阻带增益；E(δ)为由通带纹波引起的测量误差；E(λ)为由阻带增益引起的测量误差；E
lim
是标准或应用需求确定的误差极限；E
pass
为分配的通带误差极限；E
stop
为分配的阻带误差极限；然后根据预先分配的通带误差极限和阻带误差极限，分别构建通带增益和阻带增益与测量误差之间的函数关系，具体为：δ≤S1(E
pass
),λ≤S2(E
stop
)其中，S1(
·
)和S2(
·
)是与E
pass
和E
stop
有关的函数，上式表示只要给定了通带和阻带的误差极限，即可确定δ和λ的范围；再基于5类误差极限构建5类误差模型，具体为TVE
pass
(TVE
stop
)、AE
pass
(AE
stop
)、PE
pass
(PE
stop
)、FE
pass
(FE
stop
)、和RFE
pass
(RFE
stop
)；其中，TVEpass和TVEstop表示通带和阻带的相量误差极限；AEpasss和AEstop表示通带和阻带的幅值误差极限；PEpasss和PEstop表示通带和阻带的相角误差极限；FEpasss和FEstop表示通带和阻带的频率误差极限；RFEpasss和RFEstop表示通带和阻带的频率变化率误差极限。4.根据权利要求1所述不同应用场景的同步相量量测方法，其特征在于，在步骤2中，基于该通用误差模型确定复带通滤波器的参数范围，具体过程为：以相角调制信号为例，当相角发生正弦调制时，电力信号模型表示为：式中，X
m
,f0,和φ0分别表示基波信号的幅值、频率和初相角；k
a
,f
m
,和φ
m
是相角调制深度、调制频率和调制初相角；
根据贝塞尔函数，相角调制信号分解为：式中，J
n
(
·
)表示n阶的第一类贝塞尔函数；当通带中仅含有三个频率分量时，提取出的相量表示为：式中，初相位设为0以方便推导，此外令k
p0
＝J0(k
p
)|H(f0)|,k
p1
＝J1(k
p
)|H(f0+f
m
)|,和k
p2
＝J1(k
p
)|H(f0–
f
m
)|，H(f0)表示在基频f0处的复带通滤波器的频率响应，则：理论相量为：幅值误差为：AE＝||X
+
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘灏，许苏迪，毕天姝，刘刚，段方维，范维，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：