Pmu相角檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種PMU相角檢測方法，包括步驟：獲取相角數(shù)據(jù)，對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線；根據(jù)各個分段區(qū)間內(nèi)FEA曲線的最大值與最小值之差的平均值確定量測誤差；基于相角和頻率的關(guān)系，確定擬合參數(shù)，根據(jù)擬合參數(shù)確定所有分段區(qū)間內(nèi)的擬合誤差；根據(jù)擬合誤差與量測誤差確定系統(tǒng)誤差；根據(jù)系統(tǒng)誤差校正相角數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線，根據(jù)FEA曲線分別計算量測誤差、擬合誤差及系統(tǒng)誤差，能有效地檢測出PMU相角量測中存在的系統(tǒng)誤差，并對誤差的大小做出準確評估，及時對PMU相角數(shù)據(jù)校正，降低相角量測的突變性，消除偽波動，提高PMU相角量測質(zhì)量，有利于對整個電網(wǎng)的調(diào)度和控制。
【專利說明】PMU相角檢測方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)監(jiān)控測量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種PMU相角檢測方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著互聯(lián)電網(wǎng)規(guī)模的日益擴大，大容量、遠距離輸電和大型電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)輸電成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢。隨著全球定位系統(tǒng)、數(shù)字信號處理器技術(shù)以及以太網(wǎng)通訊技術(shù)的發(fā)展，目前以同步相量測量這一技術(shù)手段為主。
[0003]同步相量測量單兀PMU(Phasor Measurement Unit)因其量測的同步性與相量上送的快速性為實現(xiàn)電力系統(tǒng)動態(tài)過程監(jiān)測創(chuàng)造了條件，近年來在全球范圍內(nèi)得到快速發(fā)展?；谕较嗔啃畔⒌膭討B(tài)安全控制得到廣泛的應(yīng)用，如電力系統(tǒng)監(jiān)測、廣域保護、阻尼控制、低頻振蕩辨識、次同步振蕩在線預(yù)警、狀態(tài)估計等。
[0004]目前，廣泛采用DFT算法(離散傅里葉變換)作為PMU相角的檢測方法。在額定頻率時，DFT算法得到的基頻相量能夠準確反映系統(tǒng)的運行狀況。但是，當(dāng)系統(tǒng)處于非額定頻率情況下，DFT算法導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差往往表現(xiàn)為偽波動的形式，難以用狀態(tài)估計等方法消除，不僅影響PMU相角的精度，還會在實際應(yīng)用時引入干擾，甚至將會對整個電網(wǎng)的調(diào)度和控制造成嚴重的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種誤差小、精度較高的PMU相角檢測方法及系統(tǒng)。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種PMU相角檢測方法，包括步驟:
[0008]獲取相角數(shù)據(jù)，對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線；
[0009]根據(jù)各個分段區(qū)間內(nèi)FEA曲線的最大值與最小值之差的平均值確定量測誤差；
[0010]基于相角和頻率的關(guān)系，確定擬合參數(shù)，根據(jù)擬合參數(shù)確定所有分段區(qū)間內(nèi)的擬合誤差；
[0011 ] 根據(jù)所述擬合誤差與所述量測誤差確定系統(tǒng)誤差。
[0012]根據(jù)所述系統(tǒng)誤差校正相角數(shù)據(jù)。
[0013]一種PMU相角檢測系統(tǒng),包括:
[0014]獲取FEA曲線模塊，用于獲取相角數(shù)據(jù)，對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線；
[0015]確定量測誤差模塊，用于基于FEA曲線，根據(jù)分段區(qū)間內(nèi)FEA曲線的最大值與最小值之差的平均值確定量測誤差；
[0016]確定擬合誤差模塊，用于基于相角和頻率的關(guān)系，確定擬合參數(shù)，根據(jù)擬合參數(shù)確定所有分段區(qū)間內(nèi)的擬合誤差；
[0017]確定系統(tǒng)誤差模塊，用于根據(jù)所述擬合誤差與所述量測誤差確定系統(tǒng)誤差；[0018]校正相角數(shù)據(jù)模塊，用于根據(jù)所述系統(tǒng)誤差校正相角數(shù)據(jù)。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]通過對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線，基于FEA曲線分別計算量測誤差、擬合誤差及系統(tǒng)誤差，能有效地檢測出PMU相角量測中存在的系統(tǒng)誤差，并對誤差的大小做出準確評估，及時對PMU相角數(shù)據(jù)校正，降低相角量測的突變性，消除偽波動，提高PMU相角量測質(zhì)量，有利于對整個電網(wǎng)的調(diào)度和控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明PMU相角檢測方法的示意流程圖；
[0022]圖2為本發(fā)明評估PMU相角量測系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為頻率固定偏離額定值(49Hz)和頻率斜坡時得到的相量相角的量測誤差圖；
[0024]圖4為120s內(nèi)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進行定分段間隔擬合得到的FEA曲線與頻率擬合曲線圖；
[0025]圖5為60s內(nèi)含擾動的數(shù)據(jù)進行定分段間隔擬合得到的FEA曲線與頻率擬合曲線圖；
[0026]圖6為120s 內(nèi)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進行自適應(yīng)分段間隔擬合得到的FEA曲線與頻率擬合曲線圖；
[0027]圖7為60s內(nèi)含擾動的數(shù)據(jù)進行自適應(yīng)分段間隔擬合得到的FEA曲線與頻率擬合曲線圖；
[0028]圖8為定分段間隔擬合法和自適應(yīng)分段間隔擬合法兩種方法的頻率擬合誤差曲線圖；
[0029]圖9為定分段間隔擬合法和自適應(yīng)分段間隔擬合法兩種方法的量測誤差圖；
[0030]圖10為定分段間隔擬合法和自適應(yīng)分段間隔擬合法兩種方法的擬合誤差圖；
[0031]圖11為定分段間隔擬合法和自適應(yīng)分段間隔擬合法兩種方法綜合考慮后的系統(tǒng)
誤差圖。
【具體實施方式】
[0032]為能進一步了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所達到的具體目的、功能，下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0033]請參閱圖1，圖1為本發(fā)明PMU相角檢測方法的示意流程圖。本發(fā)明PMU相角檢測方法，包括以下步驟:
[0034]S101獲取相角數(shù)據(jù)，對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線；
[0035]在其中一個實施例中，所述對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線，采用定分段間隔擬合法或自適應(yīng)分段間隔擬合法的分段擬合方法。
[0036]所述定分段間隔擬合法包括步驟:
[0037]檢測相角曲線發(fā)生突變的時間點集{ti|i = 1,2,…，m}，給定分段擬合的分段間隔ΛΤ ;
[0038]對于首個突變點\之前的相角曲線，若\ < ΛΤ，則使用二次曲線擬合相角曲線，使用直線擬合頻率曲線；若ΛΤ，將(0，\)按照ΛΤ分段后擬合相角與頻率；[0039]對于兩個突變點\ > tj之間的相角曲線，若< ΔΤ，直接擬合相角與頻率，若ΛΤ，將(ti;tp按照ΛΤ分段后擬合相角與頻率。
[0040]所述自適應(yīng)分段間隔擬合法包括步驟:
[0041]檢測頻率曲線拐點的時間點集h = {tk|k = 1,2,..., m};
[0042]檢測相角曲線發(fā)生突變的時間點集t2 = {ti | i = 1,2,..., m}；
[0043]設(shè)定分段時間點集t = h U t2，使用二次曲線擬合相角曲線，使用直線擬合頻率曲線。
[0044]S102基于FEA曲線，根據(jù)分段區(qū)間內(nèi)FEA曲線的最大值與最小值之差的平均值確
定量測誤差；
[0045]根據(jù)公式
【權(quán)利要求】
1.一種PMU相角檢測方法，其特征在于，包括步驟:獲取相角數(shù)據(jù)，并對所述相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線；根據(jù)各個分段區(qū)間內(nèi)FEA曲線的最大值與最小值之差的平均值確定量測誤差；根據(jù)相角和頻率的關(guān)系，確定擬合參數(shù)，根據(jù)擬合參數(shù)確定所有分段區(qū)間內(nèi)的擬合誤差;根據(jù)所述擬合誤差與所述量測誤差確定系統(tǒng)誤差；根據(jù)所述系統(tǒng)誤差校正相角數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMU相角檢測方法，其特征在于:所述對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線的步驟包括:檢測相角曲線發(fā)生突變的時間點集{tili = 1,2,…，m}，給定分段擬合的分段間隔ΔΤ ；對于首個突變點\之前的相角曲線，若\ < △ T，則使用二次曲線擬合相角曲線，使用直線擬合頻率曲線；若\ > ΛΤ，將(0，按照Λ T分段后擬合相角與頻率；對于兩個突變點\ 之間的相角曲線，若\__ti < ΛΤ，直接擬合相角與頻率，若tj-t, > ΛΤ，將(ti; tj)按照ΛΤ分段后擬合相角與頻率；或所述對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到F`EA曲線的步驟包括:檢測頻率曲線拐點的時間點集h = {tjk = 1,2,..., m}；檢測相角曲線發(fā)生突變的時間點集t2 = {ti I i = 1,2,..., m}；設(shè)定分段時間點集t = h U t2，使用二次曲線擬合相角曲線，使用直線擬合頻率曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMU相角檢測方法，其特征在于:所述根據(jù)各個分段區(qū)間內(nèi)FEA曲線的最大值與最小值之差的平均值確定量測誤差的步驟包括公式:^{FEA^-FEA^)D -vN其中Dv為量測誤差，F(xiàn)EA—為各個分段區(qū)間內(nèi)FEA曲線的最大值，F(xiàn)EAkmin為各個分段區(qū)間內(nèi)FEA曲線的最小值，N為分段區(qū)間的數(shù)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMU相角檢測方法，其特征在于:所述根據(jù)擬合參數(shù)確定所有分段區(qū)間內(nèi)的擬合誤差的步驟包括如下:設(shè)定相角和頻率分段擬合的表達式為=+= 名.c, =! 80^.根據(jù)相角和頻率的關(guān)系，確定擬合參數(shù)如下:b =360^ —5{));設(shè)定:ξ i = 180e1-Ci 和 η , = 360(d1-50)-bi ；N根據(jù)公式丨+ 確定擬合誤差，其中Fv為擬合誤差，N為分段區(qū)間的數(shù)量。"— N
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMU相角檢測方法，其特征在于:所述根據(jù)所述擬合誤差與所述量測誤差確定系統(tǒng)誤差，根據(jù)公式D' v = Dv+aFv確定所述系統(tǒng)誤差，其中D' v為系統(tǒng)誤差，Dv為量測誤差，F(xiàn)v為擬合誤差，a權(quán)重系數(shù)，a的取值范圍為0.01~0.05。
6.—種PMU相角檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:獲取FEA曲線模塊，用于獲取相角數(shù)據(jù)，對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線；確定量測誤差模塊，用于基于FEA曲線，根據(jù)分段區(qū)間內(nèi)FEA曲線的最大值與最小值之差的平均值確定量測誤差；確定擬合誤差模塊，用于基于相角和頻率的關(guān)系，確定擬合參數(shù)，根據(jù)擬合參數(shù)確定所有分段區(qū)間內(nèi)的擬合誤差；確定系統(tǒng)誤差模塊，用于根據(jù)所述擬合誤差與所述量測誤差確定系統(tǒng)誤差；校正相角數(shù)據(jù)模塊，用于根據(jù)所述系統(tǒng)誤差校正相角數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PMU相角檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線的步驟包括:檢測相角曲線發(fā)生突變的時間點集{tili = 1,2,…，m}，給定分段擬合的分段間隔ΔΤ ；對于首個突變點\之前的相角曲線，若\ < △ T，則使用二次曲線擬合相角曲線，使用直線擬合頻率曲線；若\ > ΛΤ，將(0，tj按照Λ T分段后擬合相角與頻率；對于兩個突變點\ 之間的相角曲線，若\__ti < ΛΤ，直接擬合相角與頻率，若tj-t, > ΛΤ，將(ti; tj)按照ΛΤ分段后擬合相角與頻率；或所述對相角數(shù)據(jù)進行分段擬合得到FEA曲線的步驟包括:檢測頻率曲線拐點的時間點集h = {tjk = 1,2,..., m}；檢測相角曲線發(fā)生突變的時間點集t2 = {ti I i = 1,2,..., m}；設(shè)定分段時間點集t = h U t2，使用二次曲線擬合相角曲線，使用直線擬合頻率曲線。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PMU相角檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述量測誤差模塊根據(jù)公式
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的PMU相角檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述擬合誤差模塊根據(jù)如下步驟確定擬合誤差:設(shè)定相角和頻率分段擬合的表達式為
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的評估PMU相角量測系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差系統(tǒng)，其特征在于:所述確定系統(tǒng)誤差模塊，根據(jù)公式D' v = Dv+aFv確定，其中D' v為系統(tǒng)誤差，Dv為量測誤差，F(xiàn)v為擬合誤差，a權(quán)重 系數(shù)，a的取值范圍為0.01~0.05。
【文檔編號】G01R25/02GK103630744SQ201310307309
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】胡玉嵐, 王奕, 畢天姝, 劉灝, 馮謙, 錢程, 梅成林, 李田剛, 安然然, 羅航, 張健, 張遠, 楊汾艷, 徐柏榆, 翁洪杰, 盛超, 陳曉科, 孫聞, 陳銳, 馬明, 張俊峰, 王曉毛 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院