电力系统同步相量测量新算法研究及装置设计

论文摘要

随着电力工业的迅猛发展,以及自动化技术和通信技术在电力系统的广泛应用,大电网的互联趋势越来越明显,对电网的稳定监视和控制也越来越重要。基于同步相量测量装置(PMU)的广域测量系统(WAMS)为电力系统安全监视和控制创造了良好的条件。同步相量测量装置利用全球定位系统(GPS)的授时功能,给以相量形式测量到的各节点或者线路的各种状态量打上时标,对电网中各监测点的状态进行同步监测,从而实现对电网的全局动态观测,对电力系统的稳定控制、状态估计,以及在智能电网等方面均具有重要意义。本文首先介绍了广域测量系统和同步相量测量的基本原理和作用,详细归纳总结了目前常用的相量测量算法,分析比较了各自的优缺点。针对同步相量测量在实时性和精度方面的要求,提出了基于改进瞬时对称分量法和改进三点算法相结合的相量测量新算法,该算法利用瞬时对称分量法获取电量各个序分量的瞬时值,并进行基波正、负序电量的检测,然后利用改进三点法对基波量进行频率、幅值和相角的计算。用MATLAB进行编程仿真,并与传统DFT算法进行比较分析,证明了所提方算法在对相量进行计算时,精度较高,实时性较好。最后详细介绍了基于TMS320F2812数字信号处理器的PMU装置的设计,其中硬件部分设计主要包括信号调理模块、模数转换模块、同步时钟模块及数据处理模块的设计;软件设计主要包括数据处理主程序、AD中断服务子程序和相量计算子程序。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 广域测量系统的原理概述
• 1.3.1 广域测量系统的结构
• 1.3.2 同步相量测量技术
• 1.4 同步相量测量技术在电力系统中的应用概况
• 1.4.1 动态监测
• 1.4.2 抑制低频振荡
• 1.4.3 电压稳定监测与控制
• 1.4.4 电力系统状态估计
• 1.4.5 暂态稳定性预测和控制
• 1.4.6 在智能电网中的应用
• 1.5 本文主要工作内容
• 第2章 同步相量测量的基本原理及主要方法
• 2.1 引言
• 2.2 同步相量测量的基本原理
• 2.3 相量测量的主要算法
• 2.3.1 过零检测法
• 2.3.2 离散傅里叶变换法
• 2.4 本章小结
• 第3章 同步相量测量新算法研究及仿真分析
• 3.1 引言
• 3.2 改进瞬时对称分量法的基本原理
• 3.2.1 传统的对称分量法
• 3.2.2 改进瞬时对称分量法的提出
• 3.2.3 电量基波正、负序分量的检测原理
• 3.3 改进三点算法的提出
• 3.3.1 三点乘积算法的基本原理
• 3.3.2 对三点算法的修正
• 3.4 传统DFT 相量测量算法
• 3.5 仿真分析与比较
• 3.5.1 三点算法与改进三点算法的仿真比较
• 3.5.2 基于本文所提相量测量方法的仿真分析与比较
• 3.6 本章小结
• 第4章 同步相量测量装置的设计
• 4.1 引言
• 4.2 同步相量测量装置总体结构设计
• 4.3 同步相量测量装置的硬件设计
• 4.3.1 信号调理模块的设计
• 4.3.2 模数转换模块的设计
• 4.3.3 同步时钟模块的设计
• 4.3.4 数据处理模块的设计
• 4.4 数据处理软件设计
• 4.4.1 数据处理主程序
• 4.4.2 AD 中断服务子程序
• 4.4.3 相量计算子程序
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 论文摘要