CN101595390B - 同步相量测定装置及使用该装置的母线间相位角差测定装置 - Google Patents

Abstract

用实测频率和电压瞬时值时间序列数据，用最小二乘法计算电压瞬时值时间序列推定数据和当前时刻的电压推定值。用计算出的电压瞬时值时间序列推定数据求出当前时刻的电压有效值，用该当前时刻的电压有效值和当前时刻的电压推定值，求出当前时刻的同步相量和电压畸变度，还求出母线间的同步相量的相位角差。

Description

同步相量测定装置及使用该装置的母线间相位角差测定装置

技术领域

本发明涉及采用由动态频率测定方法得到的实时频率的同步相量测定装置及使用该装置的母线间相位角差测定装置。

背景技术

近年来，随着电力系统内的复杂化趋势，要求有高可靠性和高精度的电力系统的控制保护，特别是同步相量及母线间相位角差测定装置(PMU：PhasorMeasurement Unit)的性能的提高的必要性越来越高。

向来，这种使用于电力系统控制保护的同步相量测定装置主要有基准波比较方式和1周期积分方式。基准波比较方式在PMU内部具有系统额定频率的基准波和GPS时刻，将输入数据与基准波进行比较，将其差分作为同步相量(Phasor)。基准波方式的存在问题是，由于是只一点的差分计算方式(相同时刻的输入数据与基准波点的差分计算)，误差非常大，虽然进行平均等处理，但是不能够得到稳定的数值(参照非专利文献1)。

另一方面，1周期积分方式用1周期的积分运算计算自己一端的同步相量。1周期积分方式的计算式如下所示。

〔数1〕

V：相量表现、

V_k：取样数据、

N：每1周期的取样数、

θ：取样角

$\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\left\{\frac{\mathrm{Im}\left(V\right)}{\mathrm{Re}\left(V\right)}\right\}$

这种方式存在着在系统频率偏离额定频率的情况下上述计算式的计算误差非常大的问题(参照非专利文献2)。

这样，当前的两种方式都是在实数瞬时值的基础上模拟交流波形，例如用傅立叶变换对电压瞬时值波形进行分解，提取其中的基波(同步相量)，其后求出基波频率的方法，而且也有必要根据频率-增益曲线进行各交流电量的修正。这样，在已有的方法中，为了导入傅立叶变换、频率-增益修正处理、平均化处理等延迟时间要素，不能够得到实时测量值，存在不能够高速、高精度测定同步相量以及母线间的相位角差的缺点。

非专利文献1：《IEEE Standard for Synchrophasors》C37.118-2005

非专利文献2：《IEEJ Tans.PE，Vo1.123、No.12，pp1471-1479，2003》

专利文献3：PCT/JP2007/052967(本发明的在先申请)

发明内容

本发明是鉴于上述存在问题而作出的，本发明的目的在于，实现利用由本发明人已经提出的动态频率测定方法得到的实时频率，高速、高精度测定同步相量以及母线间的相位角差的测定装置。

本发明的目的还在于，实现能够通过使用上述同步相量测定装置测定的当前时刻的同步相量，测定当前时刻的电压畸变度，简单地区别频率偏差和噪声的系统保护控制。

本发明的同步相量测定装置的特征是，包括：用将基准波的1个周期等分为4N(N为整数)的时刻，测定关于系统的电压的时间序列数据的电压测定单元；用积分方法根据上述电压测定单元测得的电压时间序列数据求出电压旋转矢量的振幅、弦长以及旋转相位角，判别每一步的频率变化率，以此计算出实时频率的频率计算单元；用上述实时频率和输入电压瞬时值时间序列数据，用最小二乘法计算推定输入电压瞬时值时间序列推定数据和当前电压有效值的输入电压瞬时值时间序列推定数据与电压有效值计算单元；用上述输入电压瞬时值时间序列推定数据与电压有效值计算单元，计算出同步相量的同步相量计算单元；以及用所述计算出的同步相量和电压有效值以及电压实测值，计算电压畸变度的电压畸变度计算单元。

本发明是借助于先前提出的旋转相位角频率测定方法求出实时的动态频率，以其为基础求出同步相量的发明，能够利用实时测定值高速、高精度地测定同步相量以及母线间的相位角差。而且即使是在存在噪声和电压闪变的电力系统中也能够高速、高精度地测定同步相量以及母线间的相位角差，对电力系统的控制保护装置的性能的提高作出贡献。

附图说明

图1表示同步相量和母线间相位角差的测定装置的结构。

图2是说明本发明实施形态1进行的同步相量测定动作的流程图。

图3是表示本发明实施形态1的同步相量的波形的波形图。

图4是表示本发明实施形态1的电压畸变度的波形图。

图5是对本发明实施形态2的两母线间的同步相量的相位角差进行计算的流程图。

图6是说明同步相量的正向模式的矢量图。

图7是说明同步相量的逆向模式的矢量图。

图8是说明同步相量的反转模式1的矢量图。

图9是说明同步相量的反转模式2的矢量图。

图10是说明实施形态2的母线间的同步相量的相位角差正向模式的矢量图。

图11是说明实施形态2的母线间的同步相量的相位角差逆向模式的矢量图。

图12是说明实施形态2的母线间的同步相量的相位角差正逆向模式的矢量图。

图13是说明实施形态2的母线间的同步相量的相位角差逆正向模式的矢量图。

图14是说明实施形态2的母线间的同步相量的相位角差锁存模式1的矢量图。

图15是说明实施形态2的母线间的同步相量的相位角差锁存模式2的矢量图。

图16是表示实施形态2的母线间的同步相量的相位角差的波形图。

图17是表示实施形态2的母线间的同步相量的相位角差模式的时间序列变化图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的理想的实施形态进行说明。

实施形态1

图1表示本发明的同步相量与母线间相位角差测定装置的结构图。图中A、B、C为母线名称，PT是测量用的变压器。1表示测定作为本发明的对象的自己一端的同步相量以及母线间相位角差的装置，2表示测定另一端的同步相量以及母线间相位角差的装置(PMU)，分别由具有以下各种功能单元的计算机构成。

即、3为输入上述测量用的变压器PT的实测时间序列数据的电压测定单元，4为将上述时间序列的模拟数据改变为时间序列的数字数据的A/D变换单元，5是上述另一端的同步相量与GPS时间的接收单元，6是利用本发明人已经提出的动态频率测定方法测定系统的实时频率的频率计算单元，是用积分方法根据有关系统的电压/电流的时间序列数据求出电压旋转矢量的振幅、弦长、以及旋转相位角，判别每一步的频率变化率，以此计算出实时频率。

7是输入电压瞬时值时间序列推定数据与输入电压有效值计算单元，用上述实时频率和输入电压瞬时值时间序列数据，用最小二乘法推定输入电压的正弦波系数参数，之后用根据其推定的正弦波系数参数计算出一个周期的正弦波数据(计算的时间间隔为实测频率的1/4N)。8是用当前时刻的电压推定值与电压有效值计算出同步相量的当前时刻同步相量计算单元，9是当前时刻电压畸变度计算单元，用于定义电压畸变度指标，计算出电压畸变度指标。

10是母线间的同步相量GPS时间辨认单元，是对各测量值分别赋予GPS标记，在计算母线间同步相量相位角差时，辨认两端的GPS标记的单元。

11是母线间同步相量相位角差计算单元，是如下所详细叙述，对几个模式进行分类，用与各模式对应的计算式计算出同步相量的相位角差的单元。

12是显示上述计算结果的界面，13是存储测量值的存储单元，14是将测量结果发送到其他控制保护装置的测量结果发送单元。

下面根据示于图2的流程图对上述同步相量测定装置的详细功能进行说明。在测量中将基波分割为4N(N为正整数)。下面的展开是采用N＝3、12分割，电气角度为30度，T＝0.001388889秒(60Hz系统)、T＝0.001666667秒(50Hz系统)。N较大时测量精度高，但是计算时间长。根据CPU性能选择适当的N。

首先，步骤101是利用上述电压测定单元3通过取样测定电压的瞬时值，同时利用A/D变换单元进行A/D变换的步骤。

电路的电压瞬时值可以如下所述表示。

根据傅立叶变换，电压瞬时值可以如下所述表示。(相电压或线电压都可以，下面的说明使用相电压)

〔数2〕

其中，V为基波电压有效值，ω为基波角速度，

为基波电压的初始相位，V_k是k次谐波的电压有效值，ω_k是k次谐波的电压角速度，

是k次谐波电压的初始相位，M是任意大小的正整数。也就是说，电压瞬时值由电压基波分量和多个电压谐波分量构成。

电压旋转矢量可以分为下面的实数部和虚数部。

〔数3〕

还有，在下述公式的展开中，为了简化，v是指v_re。

下述步骤102是测定实时频率的步骤，用本发明人先前提出的动态频率测定方法计算出实时频率。也就是说，用积分方法计算出电压旋转矢量的振幅、弦长以及旋转相位角，计算出上述旋转矢量的旋转加速度，再计算出上述旋转矢量的旋转加速度变化率，并用上述旋转相位角变化量计算出频率变化量，根据前一步的频率与当前时刻的频率之间的变化量计算出动态频率。详细情况参照本申请的在先申请即PCT/JP2007/052967。

步骤103是计算相电压瞬时值的时间序列推定数据的步骤，利用最小二乘法计算各相的相电压瞬时值时间序列推定数据。下面对其具体的计算例进行说明。

基波电压瞬时值可以用下式表达。

〔数4〕

其中，ω为角速度，如下所述计算。

ω＝2πf                                      (4)

其中，f为实测实时频率，每步骤进行更新。

下面用式(3)构建下述矩阵数据。

〔数5〕

[v]＝[A][P]                                   (5)

其中，电压实测时间序列数据如下所述。

$\left[v\right]=\left[\begin{array}{c}{v}_1\\ v_2\\ .\\ .\\ .\\ v_{12}\end{array}\right]---\left(6\right)$

当前时刻的电压实测瞬时值为v₁₂。

推定计算的系数行列式如下所示。

〔数6〕

$\left[A\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos {\mathrm{\ωt}}_1& \sin {\mathrm{\ωt}}_1\\ \cos {\mathrm{\ωt}}_2& \sin {\mathrm{\ωt}}_2\\ .& .\\ .& .\\ .& .\\ \cos {\mathrm{\ωt}}_{12}& \sin {\mathrm{\ωt}}_{12}\end{array}\right]---\left(7\right)$

各点的时间利用下式计算。

t_k+1＝t_k+T，k＝0，2，...，l l，t₀＝0          (8)

固定的时间间隔如下所述计算。

系数行列式如下所示。

〔数7〕

$\left[P\right]=\left[\begin{array}{c}{P}_1\\ P_2\end{array}\right]---\left(10\right)$

用最小二乘法如下所述计算系数。

[P]＝([A]^T[A])^-1[A]^T[[v]                            (11)

电压瞬时值时间序列推定数据如下所述计算。

〔数8〕

步骤104是当前时刻的电压有效值的计算步骤。

当前时刻的电压有效值用下式计算。

下面计算当前时刻的移动平均值。本发明在一个周期的取样期间取移动平均值，取样时间较长时数据的稳定性较好。

$V_{\mathrm{ave}}\left(t\right)=\frac{1}{12}\underset{k=0}{\overset{11}{\mathrm{\Σ}}}V(t-\mathrm{KT})---\left(17\right)$

步骤105是用上述当前时刻的电压有效值和当前时刻的电压推定值计算当前时刻的同步相量的步骤，当前时刻的同步相量用下式计算。还有，上述当前时刻的电压有效值采用其移动平均值。

〔数9〕

$\mathrm{\α}\left(t\right)={\cos }^{-1}\left\{\frac{v_{\mathrm{est}}\left(t\right)}{\sqrt{2}{V}_{\mathrm{ave}}\left(t\right)}\right\}---\left(18\right)$

计算出的数值的单位是弧度，如果乘以系数180/π，单位就是度(degree)。以下的计算式以度为单位。

如果采用本发明的同步相量测定装置，则通过使用作为动态频率的实时频率，电压瞬时值时间序列推定数据以及电压推定值的计算精度就会大幅度提高，而且实时电压瞬时值时间序列推定数据是用最小二乘法计算的推定数据(完全的正弦波数据)，因此在电压振幅(电压有效值)中能够使频率变动与电压闪变的影响大大减小。

步骤106是当前时刻的电压畸变度计算步骤，当前时刻的电压畸变度利用当前时刻的电压实测瞬时值和当前时刻的电压推定值用下式进行计算。

〔数10〕

$\mathrm{eos}\left(t\right)=\left|{\cos }^{-1}\right\{\frac{v_{12}}{\sqrt{2}{V}_{\mathrm{ave}}\left(t\right)}\}-{\cos }^{-1}\{\frac{v_{\mathrm{est}}\left(t\right)}{\sqrt{2}{V}_{\mathrm{ave}}\left(t\right)}\left\}\right|---\left(19\right)$

在这里，eso是error of synchrophasor(同步相量的误差)的缩与。v₁₂是当前时刻的电压实测瞬时值，v_est(t)是当前时刻的电压测定值。

当前时刻电压畸变度计算步骤106是用于定义误差指标，计算误差指标的步骤。向来，误差指标，例如非专利文献1的TVE(total vector error；总矢量误差)指标定义为

〔数11〕

$\mathrm{TVE}=\sqrt{\frac{{(X_r\left(n\right)-X_r)}^2+{(X_i\left(n\right)-X_i)}^2}{{X_r}^2+{X_i}^2}}$

X_r(n)和X_i(n)为实测瞬时值，X_r和X_i为装置具有的基波的数据。

根据该式，例如在没有闪变的变动频率(假定额定频率为60Hz，变动频率为62Hz)，上述TVE的计算结果必定存在零以外的计算值。因此在TVE不为零的情况下，不能够区别是频率变动引起的，还是电压闪变引起的。

而在上述式(19)所示的本发明的电压畸变度计算式中，在没有闪变的变动频率进行测定的情况下，电压畸变度eos(t)为零，但是在电压波形中存在电压波形闪变等畸变的情况下，存在电压畸变度eos(t)。从而，电压畸变度只在电压波形闪变等畸变存在时才能被测定，近年来，作为越来越受到重视的电力品质监视的一环，电压畸变度成了电压波形畸变监视的有效指标。

在步骤107中，对是否结束进行判定。在没有结束的情况下，返回步骤101。

下面对本发明的模拟结果进行考察。

图3是同步相量的模拟波形，细线所示的是相电压瞬时值(v)，而粗线所示的是根据本发明进行测定的同步相量(α)。还有，表示的是设计频率为60Hz，输入频率为63Hz的情况。同步相量通常为正数，形成在0～180度增大后反转，在180～0度减少的图形，

又，图4是电压畸变度的模拟波形，设计频率为60Hz，输入频率为63Hz，而且使输入电压振幅的0.1％的随机噪声值载于63Hz的正弦波上进行测定，得到如图所示的电压畸变度测定结果。借助于此，能够显著地显示电压波形闪变等畸变存在时的情况。

实施形态2

下面根据图5所示的流程图对母线间同步相量相位角差测定装置的详细功能进行说明。首先对本说明书中使用的几个单词进行说明。

同步相量是用与时间一起在复数平面上旋转电压旋转矢量表示的矢量，其实数部(x轴上的投影)是是电压实数瞬时值。又，关于同步相量变化模式，上述电压旋转矢量的角度连续增大(从0度到180度)时，将同步相量变化模式定义为正向模式(increasing mode)。反之，在上述电压旋转矢量的角度连续减小(从180度到0度)时，将同步相量变化模式定义为逆向模式(decreasingmode)。将其他情况下的同步相量变化模式定义为反转模式(reversing mode)。

所谓同步相量相位角差变化模式是指求出母线间同步相量相位角差时使用的参数，两母线间的同步相量变化模式同时为正向时，将同步相量相位角差变化模式定义为正向模式(increasing mode)。两母线间的同步相量变化模式同时为逆向时，将同步相量相位角差变化模式定义为逆向模式(decreasingmode)。

自己一端的同步相量变化模式为正向，另一端的同步相量变化模式为逆向时，将同步相量相位角差变化模式定义为正逆向模式。自己一端的同步相量变化模式为逆向，另一端的同步相量变化模式为正向时，将同步相量相位角差变化模式定义为逆正向模式。其他情况下的同步相量相位角差变化模式定义为锁存模式。所谓锁存模式意味着母线间相位角差通过计算两个同步相量的差分得到，但是一个同步相量的变化模式反转时，该同步相量与其他同步相量的差分不能够确定，因此将前面的步骤的相位角差的计算结果锁存。

图6表示同步相量变化模式为正向模式时的矢量图。如上所述，在满足下述条件的情况下，判定为当前时刻的同步相量为正向模式(increasing mode)。

也就是说，所谓同步相量正向模式在0～180度间，同步相量的相位角连续增大。

〔数12〕

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{\&alpha;}\left(t\right)-\mathrm{\&alpha;}(t-T)>0\\ \mathrm{\&alpha;}(t-T)-\mathrm{\&alpha;}(t-2T)>0\\ 2\mathrm{\&alpha;}(t-T)-\mathrm{\&alpha;}(t-2T)<180\end{array}\right\}---\left(20\right)$

其中，α(t)是当前时刻的同步相量，α(t-T)是一个步骤前的同步相量，α(t-2T)是两个步骤前的同步相量。

图7表示同步相量变化模式为逆向模式时的矢量图。在满足下述条件的情况下，判定为当前时刻的同步相量为逆向模式(decreasing mode)。

也就是说，所谓同步相量逆向模式在0～180度间，同步相量的相位角连续减小。

〔数13〕

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{\&alpha;}\left(t\right)-\mathrm{\&alpha;}(t-T)<0\\ \mathrm{\&alpha;}(t-T)-\mathrm{\&alpha;}(t-2T)<0\\ 2\mathrm{\&alpha;}(t-2T)-2\mathrm{\&alpha;}(t-T)<0\end{array}\right\}---\left(21\right)$

在其他情况下，当前时刻的同步相量被定义为反转模式(reversing mode)。图8表示同步相量反转模式1的矢量图。图9表示同步相量反转模式2的矢量图。在这里，表示两种反转模式，但是根据测量取样间隔的大小，也可以有其他样式(pattern)的反转模式(reversing mode)。

〔数14〕

下面返回图5，对母线间的同步相量相位角差测定装置的详细功能进行说明。还有，在图1中，以母线A为自己一端时，α₁(t)为自己一端的相量，以母线B为另一端时，α₂(t)为另一端的相量。以下对图5的各步骤进行说明。

步骤201是另一端的同步相量与GPS时间接收步骤，接收通过通信线路从另一端的PMU装置发送的另一端的同步相量测定结果(绝对相位角的大小)所对应的GPS时间的时间序列数据。

步骤202是辨认上述步骤接收的GPS时间的时间序列数据与自己一端具有的GPS时间的时间序列数据的步骤。

步骤203是确定自己一端的同步相量变化模式的步骤，用当前时刻(两者的时间辨认后的当前时刻)的自己一端的同步相量测定结果(绝对相位角)、一个步骤前的自己一端的同步相量的测定结果(绝对相位角)、以及两个步骤前的自己一端的同步相量的测定结果(绝对相位角)，确定自己一端的同步相量变化模式。

步骤204是确定另一端的同步相量变化模式的步骤，用来自接收的时间序列数据的当前时刻的另一端的同步相量测定结果(绝对相位角)、一个步骤前的另一端的同步相量的测定结果(绝对相位角)、以及两个步骤前的另一端的同步相量的测定结果(绝对相位角)，确定另一端的同步相量变化模式。步骤205是判断同步相量的相位角差是否是正向模式的步骤，在两母线的同步相量变化模式同时为正向模式(图10)的情况下，将同步相量相位角差变化模式定义为正向模式，然后进入步骤206。在其他情况下则进入步骤207。

〔数15〕

步骤206是计算正向模式中的同步相量相位角差的步骤，用图10所示的母线间同步相量相位角差正向模式的矢量图，根据下式计算出当前时刻的自己一端的同步相量α₁(t)与另一端的同步相量α₂(t)的相位角差。

Δα₁₂(t)＝α₁(t)-α₂(t)                (22)

计算结束之后，进入步骤214。

〔数16〕

另一方面，步骤207是判断同步相量相位角差是否是逆向模式的步骤，在两母线的同步相量变化模式同时为逆向模式(图11)的情况下，将同步相量相位角差变化模式定义为逆向模式，然后进入步骤208。在其他情况下则进入步骤209。在步骤208计算逆向模式中的同步相量相位角差，用图11所示的母线间同步相量相位角差逆向模式的矢量图，根据下式计算出当前时刻的自己一端的同步相量α₁(t)与另一端的同步相量α₂(t)的相位角差。

Δα₁₂(t)＝α₂(t)-α₁(t)                (23)

计算结束后，进入步骤214。

〔数17〕

又，步骤209是判断同步相量相位角差是否是正逆向模式的步骤，在自己一端的同步相量模式为正向，另一端的同步相量模式为逆向的情况下(图12的情况下)，进入步骤210。在其他情况下则进入步骤211。步骤210是计算正逆向模式中的同步相量相位角差的步骤，用图12所示的母线间同步相量相位角差正逆向模式的矢量图，根据下式计算出当前时刻的自己一端的同步相量α₁(t)与另一端的同步相量α₂(t)的相位角差。

Δα₁₂(t)＝α₂(t)+α₁(t)                 (24)

计算结束后，进入步骤214。

〔数18〕

步骤211是判断同步相量相位角差是否是逆正向模式的步骤，在自己一端的同步相量模式为逆向，另一端的同步相量模式为正向的情况下(图13的情况下)，进入步骤212。在其他情况下则进入步骤213。在步骤212，计算逆正向模式中的同步相量相位角差，用图13所示的母线间同步相量相位角差逆正向模式的矢量图，根据下式计算出当前时刻的自己一端的相量α₁(t)与另一端的同步相量α₂(t)的相位角差。

Δα₁₂(t)＝360-α₂(t)-α₁(t)            (25)

计算结束后，进入步骤214。

〔数19〕

步骤213是锁存模式中将同步相量相位角差的锁存的步骤，当前时刻自己一端的同步相量与另一端的同步相量的相位角差将一个步骤前的值锁存。

Δα₁₂(t)＝Δα₁₂(t-T)                    (26)

图14是母线间的同步相量的相位角差锁存模式1的矢量图。图15是母线间的同步相量的相位角差锁存模式2的矢量图。在这里表示两种锁存模式，但是根据测量取样间隔的大小和母线间同步相量相位角差的值，也可以有其他种类的锁存模式。计算结束后，进入步骤214。

最后，利用步骤214判断是否结束。在没有结束的情况下，返回步骤203。

下面对本实施形态2的模拟结果进行考察。

图16是模拟上述实施形态2的母线间的同步相量的相位角差的波形图，模拟条件如下所述。母线A和母线B的规定的系统额定频率为60Hz，两个PMU的设计频率为基波60Hz。在取样频率将基波分为12份，计算间隔为电气角度30度，T＝1/60/12＝0.00138889秒。两条母线的实际输入频率为63Hz，两条母线的输入电压波形为没有闪变的完全的正弦波，母线A与母线B的输入数据的初期相位角的的差分为80度。

从图16可知，母线A与母线B的同步相量的绝对相位角从0扩大到180度，然后反转，从180度减少到0度，又再度反转扩大。这样地在0到180度之间振动。尽管有频率变动(额定频率60Hz以外的63Hz)，两条母线之间的相位角差的测定结果为80度的直线，没有成为以往方法那样的脉冲状，数值上是稳定的。

〔数20〕

图17表示与图16一样的情况下的母线间同步相量相位角差模式的时间序列变化图。图中纵轴表示模式的种类，横轴表示时间。模式数值编号如下所述决定。

模式1为正向模式，母线A和母线B的相位角差按照式(22)计算。(母线A的绝对相位角为α₁(t)，母线B的绝对相位角α₂(t)，母线A与母线B的相位角差为α₁₂(t)。)

模式2为逆向模式，母线A与母线B的相位角差按照式(23)计算。

模式3为正逆向模式，母线A与母线B的相位角差按照式(24)计算。

模式4为逆正向模式，母线A与母线B的相位角差按照式(25)计算。

模式5为锁存模式，母线A与母线B的相位角差将一个步骤前的值(式(26))锁存。

还有，在这里用30度取样测定，而在利用别的取样间距(例如7.5度取样)的情况下，母线间同步相量相位角差为相同的结果，但是母线间同步相量相位角差模式的时间序列图不同。都存在正向模式、逆向模式、正逆向模式、逆正向模式、锁存模式这5种模式，这一点是不变的。

工业上的实用性

本发明除了可以使用于上述电力系统控制保护装置外，也可以使用于例如电力系统长周期动摇控制装置、电力系统失调检测继电保护装置。

Claims (5)

1.一种同步相量测定装置，其特征在于，包括：用将基准波的1个周期等分为4N的时刻，测定关于系统的电压的时间序列数据的电压测定单元；用积分方法根据由所述电压测定单元测得的电压时间序列数据求出电压旋转矢量的振幅、弦长以及旋转相位角，通过判别每一步的频率变化率以计算出实时频率的频率计算单元；用所述实时频率和输入电压瞬时值时间序列数据，用最小二乘法计算推定输入电压瞬时值时间序列推定数据和当前电压有效值的输入电压瞬时值时间序列推定数据与电压有效值计算单元；用所述输入电压瞬时值时间序列推定数据与电压有效值计算单元，计算出同步相量的同步相量计算单元；以及用所述计算出的同步相量和电压有效值以及电压实测值，计算电压畸变度的电压畸变度计算单元，

其中，N为整数。

2.如权利要求1所述的同步相量测定装置，其特征在于，

用电压瞬时值时间序列推定数据v_est(t)和作为所述电压有效值的移动平均值V_ave(t)，借助于下式计算出所述同步相量α(t)，

$\mathrm{\&alpha;}\left(t\right)={\cos }^{-1}\left\{\frac{v_{\mathrm{est}}\left(t\right)}{\sqrt{2}{V}_{\mathrm{ave}}\left(t\right)}\right\}.$

3.如权利要求1所述的同步相量测定装置，其特征在于，

用当前时刻的电压实测瞬时值v₁₂和当前时刻电压推定值v_est(t)，借助于下式计算出所述电压畸变度eos(t)，

$\mathrm{eos}\left(t\right)=\left|{\cos }^{-1}\right\{\frac{v_{12}}{\sqrt{2}{V}_{\mathrm{ave}}\left(t\right)}\}-{\cos }^{-1}\{\frac{v_{\mathrm{est}}\left(t\right)}{\sqrt{2}{V}_{\mathrm{ave}}\left(t\right)}\left\}\right|.$

4.一种母线间相位角差测定装置，使用权利要求1所述的同步相量测定装置，所述同步相量测定装置的特征是包括：计算多条母线的各条的同步相量的同步相量计算单元；辨认规定的母线的GPS时间的时间序列数据与其他母线的GPS时间的时间序列数据的母线间同步相量GPS时间辨认单元；以及通过确定所述两条母线的同步相量的变化模式，计算母线间的同步相量的相位角差的母线间同步相量相位角差计算单元。

5.如权利要求4所述的母线间相位角差测定装置，其特征在于，将周期性变化的同步相量的变化模式定义为正向模式、逆向模式、反转模式，还将母线间同步相量相位角差模式定义为正向模式、逆向模式、正逆向模式、逆正向模式、锁存模式，通过这样计算出母线间同步相量相位角差。

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