一种微机自动准同期并列实现方法技术

本发明专利技术公开了一种微机自动准同期并列实现方法，该方法包括如下步骤。步骤1)采样获得发电机电压uG(t)和系统电压uX(t)的采样序列{uG(n)}和{uX(n)}；步骤2)对采样序列进行加离散矩形自卷积窗的短时傅里叶变换，实时检测发电机电压与系统电压的频率、幅值和相角；步骤3)计算并列两侧电压频率差、幅值差和相角差，进行同期条件检测和同期点预报。该微机自动准同期并列实现方法不需要对并列电压信号采取整周期采样，实现简单，计算量小，可以对频率在较大范围内变化的电压信号进行幅值、频率和相角的较精确测量，提高准同期并列操作的可靠性、准确性和快速性，减小并列操作对电网和电力设备的冲击，极具工程实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电工
，涉及。
技术介绍
自动准同期装置是电力系统中对发电机与电网或电力系统解列的两部分进行并列操作的自动控制设备，它的核心任务是实现对并列双方电压的频率、幅值及相位的快速准确测量，以便在准同期并列条件满足时，发出恒定越前时间的并列合闸信号。目前，自动准同期装置实现的方法主要有2种一种用硬件电路测量并列双方电压频率和相位差；另一种通过交流采样用数值方法计算两电压频率和相位差。前者运算简单，目前被相当一部分同期装置采用，但该方法需要频率测量和相角差测量硬件电路，其测量精度易受输入信号中的噪声、高次谐波和扰动影响；后者不需专用频率和相角测量电路，但测量精度及同期性能取决于频率、相位及幅值的微机算法。应用于同期并列电参量测量的传统微机算法如傅立叶变换算法和递推最小二乘算法等，均要求对信号进行整周期采样，否则会出现较大的误差。但并列装置测量的2个电压信号频率不等，特别是发电机并网时，发电机电压的频率会在一个较大范围内变化，同时实现2个信号的整周期采样十分困难。为此，常规算法一般先只对发电机侧电压参数进行测量，且在发电机频率变化过程中，采用频率自适应技术不断调整采样频率，实现尽可能地整周期采样；只有在发电机和系统频率接近时，才同时对发电机、系统电压进行测量。即使这样，由于两电压频率并列前不完全相等，测量还是存在一定的误差。本专利技术可在发电机频率范围变化大且电压信号中含有谐波的情况下，确保并列两侧电压参数的精确测量，提高同期并列条件检测的准确度，减小并列冲击电流，降低并列对电气设备和电网的不利影响， 极具工程实用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是一种基于改进短时傅里叶变换的自动准同期并列方法，该方法实现简单、计算量小，在采样频率固定不变和信号中含有谐波的情况下，可对变化范围较大的并列两侧电压信号的幅值、频率及相位进行快速准确的测量，从而在准同期并列条件满足时，发出恒定越前时间的并列合闸信号。基于本专利技术方法实现微机自动准同期，可确保并列两侧电压参数的精确测量，提高同期并列条件检测的准确度，减小并列冲击电流，降低并列操作对电气设备和电网的不利影响。本专利技术的技术解决方案如下，包括如下步骤步骤1 设定采样周期为Ts = 800Hz，对电力系统中并列断路器(并列断路器切断或接通线路，当测到并列两侧电压满足同期并列条件时，并列断路器闭合，使电源向系统供电)两侧电压U1U)和系统电压U2(t)进行不间断采样，得到电压U1 (t)和电压u2(t)的采样值序列 K (η)}和{u2 (η)}；步骤2 本步骤包括(1)估计电的频率、幅值和相角和( 估计电压112(0 的频率、幅值和相角；(1)采用改进的短时傅里叶变换通过采样序列值{Ul(n)}估计电Su1 (t)的频率、 幅值和相角首先，求{Ul(n)}的短时傅里叶变换本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种微机自动准同期并列实现方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤１：设定采样周期为ＴＳ＝８００Ｈｚ，对电力系统中并列断路器两侧电压ｕ１（ｔ）和系统电压ｕ２（ｔ）进行不间断采样，得到电压ｕ１（ｔ）和电压ｕ２（ｔ）的采样值序列｛ｕ１（ｎ）｝和｛ｕ２（ｎ）｝；步骤２：本步骤包括（１）估计电压ｕ１（ｔ）的频率、幅值和相角和（２）估计电压ｕ２（ｔ）的频率、幅值和相角；（１）采用改进的短时傅里叶变换通过采样序列值｛ｕ１（ｎ）｝估计电压ｕ１（ｔ）的频率、幅值和相角：首先，求｛ｕ１（ｎ）｝的短时傅里叶变换：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｕ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｕ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｗ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｅ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）＆ｐｉ；（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）ｋ＝０，１，２，３Ｌ　Ｌ；上式中，ｍ取１到４之间的某个整数，Ｎ＝１６ｍ；ｗ（ｎ）为ｍ阶离散矩形自卷积窗，它是通过将ｍ个相同长度的矩形窗序列相互作ｍ－１次卷积，再在所得序列的前面加ｍ／２个（ｍ　２或４时）或（ｍ－１）／２个（ｍ＝１或３时）０，在序列后面加（ｍ－２）／２个（ｍ　２或４时）或（ｍ－１）／２个（ｍ＝１或３时）０，得到的窗函数，该窗函数可以有效抑制谐波对电压参数测量的影响，ｍ阶离散矩形自卷积窗的频谱特性为：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｗ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）＆ｏｍｅｇａ；（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇｛＇ｃｌｏｓｅ＝＇＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｓｉｎ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｎ＆ｏｍｅｇａ；（／ｍｉ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｓｉｎ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）＆ｏｍｅｇａ；（／ｍｉ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｅ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｉ）Ｎ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｉ）＆ｏｍｅｇａ；（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｗｈｅｎｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）ｏｒ（／ｍｉ）?（ｍｎ）４（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｓｉｎ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｎ＆ｏｍｅｇａ；（／ｍｉ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｓｉｎ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）＆ｏｍｅｇ...

【技术特征摘要】
1. 一种微机自动准同期并列实现方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1 设定采样周期为Ts = 800Hz，对电力系统中并列断路器两侧电压Ul(t)和系统电压 U2 (t)进行不间断采样，得到电压U1 (t)和电压U2 (t)的采样值序列{Ul(n)}和Iu2 (η)}；步骤2 本步骤包括(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄纯，江亚群，何怡刚，朱智军，文超，罗蛟，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43