论文摘要
伴随着电网互联的加快和系统规模不断增大,电网结构变得越来越复杂,因此在电力系统运行中,对电网的实时监测和控制显得尤为重要。频率、相角、幅值是电力系统中的三个基本量,也是反映电网的运行特性的依据。基于相量测量单元(PMU)的广域测量系统(Wide Area Measurement System, WAMS)可以很好对电力运行状态进行监测,并保证了电力系统良好的运行状态。论文简要阐述了相量测量装置的国内外发展状况,总结和分析了相量测量技术在电力系统中的应用。相量测量算法是相量测量装置的核心问题,而离散傅里叶(DFT)算法是计算相量的基本算法,也是比较成熟的算法之一。相量测量装置在对原始电气信号进行采样时,同步采样的条件下,监测终端可以准确的采集到带有时标相量信息。但是当电网工频发生偏移时,即非同步采样,DFT算法栏栅效应和频谱泄露使得相量测量值出现误差。相量的表示方式有两种：旋转相量和固定相量,两者只是在表达方式有区别。通过分析了关于DFT算法的误差来源,本文采用改进的DFT算法,首先对采样数据进行加窗处理,再考虑运算量因素和频率偏移因素,采用DFT递推算法和相量校正系数来获得精确的参数值。将该算法与两状态卡尔曼滤波算法进行对比,在稳态条件下,幅值稳定时频率发生偏移或缓慢变化,该算法都要优于两状态卡尔曼算法且精度在规范的要求内,同时算法中的校正系数可进行电网运行状态的监测。针对相量测量装置的工作原理,设计并实现了基于客户端／服务器模式和VS2005平台的相量测量监测管理软件。软件设计之前首先对数据库及其访问方式做了选择,然后上位机的数据库操作和数据采集分别利用ADO技术和Socket网络编程技术来实现,数据的分析通过采用C#与Matlab混编技术来实现,即调用求解相量参数的Matlab函数来实现,数据管理采用SQL2005数据库来处理,数据的实时监测运用线程技术来实现,数据的图像通过Zedgraph控件来实现显示,最终本文实现上位机的数据采集、分析、管理及实时监测的功能。区域化管理对于电网非常重要,基于Web技术的网页信息发布和管理系统的实现对于区域化电网管理提供了便利,它提供了对区域网的站点的监测,历史数据的指标计算分析,实时电网频率的显示。该系统采用ⅡS作为服务器管理软件,采用ADO.NET技术访问Web数据服务器获取子站信息和历史数据,运用ZedgraphWeb控件显示历史数据分析结果,实时数据通过Socket网络编程获取,利用Ajax技术实现了电网频率的实时显示。本文的研究工作为相量测量算法及系统软件做了理论研究,并结合实际做了进一步的应用,对广域测量系统的发展具有一定的实际意义。