次/超同步间谐波影响下PMU基波频率测量误差机理分析及抑制

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作者 许苏迪 袁宇波 +3 位作者 王晨清 李娟 李鹏 高磊 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第17期88-96,共9页

高比例新能源和高比例电力电子设备在电网中产生了大量的次/超同步间谐波,导致同步相量测量装置(PMU)的基波频率测量出现较大偏差,影响各类频率相关应用的效果。因此,文中提出了一种次/超同步间谐波影响下基波频率测量误差机理分析及其... 高比例新能源和高比例电力电子设备在电网中产生了大量的次/超同步间谐波,导致同步相量测量装置(PMU)的基波频率测量出现较大偏差,影响各类频率相关应用的效果。因此,文中提出了一种次/超同步间谐波影响下基波频率测量误差机理分析及其抑制方法。首先,建立了频率测量算法的频域特性模型,基于此推导了单个间谐波和对称次/超同步间谐波影响下的基波频率振荡数学模型,揭示了间谐波干扰下的基波频率测量误差机理。其次,根据频率的振荡行为,建立了多分量叠加的拟合模型,提出了基于傅里叶变换和最小二乘法的短时窗频率振荡分量抑制方法,大幅降低了基波频率偏差。最后,仿真和现场录波数据测试表明,所提方法极大降低了频率测量误差。 展开更多

关键词 基波频率测量 次/超同步间谐波 同步相量测量装置 同步相量测量 测量误差

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一种基于圆周运动轨迹方程的电力系统基波频率测量方法

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作者 许苏迪 袁宇波 +2 位作者 王晨清 郑明忠 高磊 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2919-2927,共9页

随着新能源的大规模接入,系统惯量降低,电力系统的频率波动变得剧烈,增加了频率准确测量的难度,而频率的测量精度直接关系着电力系统各类基于频率控制应用的有效性。因此,该文从圆周运动角度,提出了一种新颖的频率精确测量方法。该方法... 随着新能源的大规模接入,系统惯量降低,电力系统的频率波动变得剧烈,增加了频率准确测量的难度,而频率的测量精度直接关系着电力系统各类基于频率控制应用的有效性。因此,该文从圆周运动角度,提出了一种新颖的频率精确测量方法。该方法建立了电力系统电压信号正弦变化的旋转相量圆周运动表征模型,基于匀速圆周运动和变速圆周运动的轨迹运动方程,推导了旋转相量及其导数与系统频率之间的函数关系;利用二次多项式拟合电压信号动态变化的幅值和相角,提出了基于最小二乘法的旋转相量及其导数求解方法,进一步,提出了基于频率网格化的迭代优化方法,消除了频率偏移对算法的影响。仿真和硬件测试表明,所提算法在频率偏移、线性和非线性变化条件下均能准确地测量基波频率。 展开更多

关键词 频率测量 旋转相量 圆周运动 最小二乘法

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增强型三复带通滤波器频率测量方法

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作者 赵博宇 刘灏 +1 位作者 毕天姝 许苏迪 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期8568-8579,I0020,共13页

快速准确的同步测量数据是实现电力系统闭环控制的基础,短时间窗频率测量是缩短同步测量装置上传延时的关键。然而,现有的短时间窗频率测量方法会由于无法有效地滤除基波负频和谐波分量,而导致较大的测量误差。为解决测量精度与上传速... 快速准确的同步测量数据是实现电力系统闭环控制的基础,短时间窗频率测量是缩短同步测量装置上传延时的关键。然而,现有的短时间窗频率测量方法会由于无法有效地滤除基波负频和谐波分量,而导致较大的测量误差。为解决测量精度与上传速度的矛盾,该文提出一种增强型三复带通滤波器短时延频率测量方法。该方法将复带通滤波器滤波与负频分量重构消除相结合,提出短时间窗负频分量抑制方法;进一步,提出基于3个复带通滤波器权重调整的谐波抑制方法,建立含谐波分量的频率计算误差模型,揭示谐波分量对双复带通滤波器频率测量方法的影响机理,通过对3个复带通滤波器的权重调整降低算法对偶数次谐波的敏感性,最终实现单周波和1.5周波下的频率准确测量。仿真与实验测试表明,所提方法优于现有频率测量方法,可为电力系统闭环控制等应用提供短时延的频率测量数据。 展开更多

关键词 同步相量测量单元 频率估计 复带通滤波器

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基于改进Prony的动态宽频测量算法 被引量：1

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作者 刘灏 李进生 +1 位作者 毕天姝 许苏迪 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期2119-2127,共9页

高比例可再生能源和高比例电力电子设备的大规模接入正成为新型电力系统的重要特征,电气量中出现大量谐波与间谐波分量,且动态行为明显,这对宽频测量提出了新的挑战。该文针对现有宽频测量算法在动态条件下测量精度不够的问题,分析了大... 高比例可再生能源和高比例电力电子设备的大规模接入正成为新型电力系统的重要特征,电气量中出现大量谐波与间谐波分量,且动态行为明显,这对宽频测量提出了新的挑战。该文针对现有宽频测量算法在动态条件下测量精度不够的问题,分析了大量的现场录波数据,发现了宽频电气量在时间上的动态特性,分析了宽频测量算法的频率分辨率与动态带宽之间的关系问题;建立了基于多项式的动态宽频多分量拟合数学模型,以准确地描述表征宽频电气量的动态时变行为,提出了一种基于改进Prony的短时间窗动态宽频测量算法,并通过简化Prony约束条件减小了算法计算量;最后,进行了仿真测试、硬件测试和现场信号分析验证,结果表明所提方法可以实现动态条件下谐波与间谐波的准确测量。 展开更多

关键词 宽频测量算法 动态时变 多分量拟合 短时间窗 频率分辨率

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基于量子萤火虫算法的配电网故障恢复策略 被引量：1

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作者 李娟 汪家铭 +2 位作者 许苏迪 姜云龙 杨雄 《中国电力》 CSCD 北大核心 2023年第12期191-198,共8页

针对原有配电网故障恢复策略在处理高渗透率分布式光伏并网时效率低、易陷入局部收敛等问题,提出了一种基于量子萤火虫算法的配电网故障恢复策略。首先,以最小化失电负荷量为主和最小化网络损耗为从,构建主从双目标优化目标函数,并计及... 针对原有配电网故障恢复策略在处理高渗透率分布式光伏并网时效率低、易陷入局部收敛等问题,提出了一种基于量子萤火虫算法的配电网故障恢复策略。首先,以最小化失电负荷量为主和最小化网络损耗为从,构建主从双目标优化目标函数,并计及约束条件建立含分布式光伏并网的配电网故障恢复模型。其次,为克服标准萤火虫算法的不足,采用量子编码和量子旋转门的方式提高萤火虫算法的寻优速度和全局搜索能力,缩短故障恢复模型求解时间。然后,采用量子萤火虫算法求解故障恢复模型,通过控制配电网系统开关的通断,在保证重要负荷恢复供电的基础上尽可能多地恢复失电负荷,同时减少网络损耗。最后,在IEEE 33节点系统上进行算例分析以验证所述方法的可行性和优越性。 展开更多

关键词 配电网 故障恢复 分布式光伏 量子旋转门 量子萤火虫算法

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基于同步相量数据的间谐波还原算法 被引量：17

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作者 刘灏 许苏迪 +1 位作者 毕天姝 谷松林 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期153-160,共8页

随着新能源的快速发展,越来越多的电力电子设备应用在了电网中,导致电力信号中出现了频率为次同步及超同步的间谐波。当这些间谐波严重时会造成次同步振荡,危害电网安全。因此,间谐波的监测预警至关重要。目前,同步相量测量单元(PMU)已... 随着新能源的快速发展,越来越多的电力电子设备应用在了电网中,导致电力信号中出现了频率为次同步及超同步的间谐波。当这些间谐波严重时会造成次同步振荡,危害电网安全。因此,间谐波的监测预警至关重要。目前,同步相量测量单元(PMU)已在电网中大量装备,这为监测电网中的间谐波提供了可能。基于PMU测量相量,提出了一种间谐波的还原算法。提出了基于复数相量的次/超同步间谐波提取方法。针对频谱分析所得的频率和幅值误差较大的问题,提出了将间谐波的频率和幅值分开求解的思路:基于能量重心法修正间谐波的计算频率;进一步地,提出了基于最小二乘法的间谐波幅值校正方法。通过仿真验证以及电力系统实际录波数据的测试表明,所提方法能够在电气量中含有多个对称和非对称间谐波、高噪声条件下较为准确地计算得到间谐波的频率和幅值。 展开更多

关键词 间谐波 相量测量单元 傅里叶变换 能量重心修正法 电力系统

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提高配电网PMU测量精度的全景补偿方法 被引量：4

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作者 王志华 时伯年 +3 位作者 刘灏 徐全 许苏迪 肖远清 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期39-45,共7页

配电网线路长度通常较短,且受噪声及谐波影响严重,要实现配电网的监测、控制和状态估计,亟须研制配电网同步相量测量装置(D-PMU)。高精度的测量是配电网可观可控的基石,而交流采样环节是保证D-PMU测量性能的核心。基于交流采样环节的硬... 配电网线路长度通常较短,且受噪声及谐波影响严重,要实现配电网的监测、控制和状态估计,亟须研制配电网同步相量测量装置(D-PMU)。高精度的测量是配电网可观可控的基石,而交流采样环节是保证D-PMU测量性能的核心。基于交流采样环节的硬件误差来源分析,提出了误差渐进减小的工程全方位应用场景补偿方法(简称全景补偿方法):①通过出厂标校,消除系统固定误差;②通过三次多项式拟合进行全量程补偿,被试装置达到应用需求精度;③通过二次多项式拟合进行温漂补偿,提升D-PMU现场运行精度。基于提出的全景补偿方法改进D-PMU,搭建了人工模拟环境,测试结果表明所提方法可有效提高D-PMU相量测量精度。 展开更多

关键词 配电网 同步相量测量 D-PMU 精度 全景补偿

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同步相量测量装置校准器参考相量计算方法 被引量：5

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作者 许苏迪 刘灏 毕天姝 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第17期168-175,共8页

电力电子设备的广泛应用导致电力系统逐渐出现了新的稳定性与可靠性问题,亟需高精度实时测量与感知技术,为解决上述问题提供数据基础。作为最有效的动态监测手段之一,同步相量测量装置(PMU)的测量精度至关重要。提出了一种PMU校准器的... 电力电子设备的广泛应用导致电力系统逐渐出现了新的稳定性与可靠性问题,亟需高精度实时测量与感知技术,为解决上述问题提供数据基础。作为最有效的动态监测手段之一,同步相量测量装置(PMU)的测量精度至关重要。提出了一种PMU校准器的参考相量计算方法,为PMU测试提供校准参考值。该方法分析了电力系统典型静动态信号特性,建立了基波相量通用信号拟合模型,可表征PMU测试标准中除阶跃测试外的所有静动态测试信号。提出了基于非线性拟合的相量幅值、相角与频率迭代求解方法,并根据所得频率提出了基于最小二乘法的频率变化率计算方法。进一步,分析揭示了迭代初始值、计算时间窗长和拟合阶数对计算精度的影响及其设置方法。仿真与实验测试结果表明,该方法精度至少比标准规定的精度要求高1个数量级,可用于PMU的测试与校准。 展开更多

关键词 同步相量测量装置 非线性拟合 校准器 数字滤波器

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适用于PMU现场测试校准的参考值测量算法 被引量：10

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作者 许苏迪 刘灏 +1 位作者 毕天姝 劳永钊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期3452-3461,共10页

同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)作为有效的电力系统动态监测手段,可为电力系统实现先进感知提供数据基础。因此,进行PMU现场测试与校准,以保证其运行质量至关重要。该文提出一种适用于PMU现场测试校准的相量测量算法,可... 同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)作为有效的电力系统动态监测手段,可为电力系统实现先进感知提供数据基础。因此,进行PMU现场测试与校准,以保证其运行质量至关重要。该文提出一种适用于PMU现场测试校准的相量测量算法,可为PMU的现场测试提供误差分析的参考值。该方法基于通用电力信号模型,揭示出电力系统静动态过程的基频相量测量原理,分析了相量算法实时测量的频谱特性,提出基于低通数字滤波器频域位移的相量测量系数设计方法,实现了基波相量的高精度测量。进一步,为解决传统频率、频率变化率算法在振荡时测量误差较大的问题,提出基于最小二乘法滤波特性的频率和频率变化率测量方法。仿真、硬件测试与现场录波数据测试表明,所提算法在PMU标准规定的单项测试与系统实际复杂工况下的测量精度均高于标准要求1个数量级以上,可用于PMU的现场测试与校准。 展开更多

关键词 同步相量测量装置 PMU测试与校准 数字滤波器 最小二乘法 相量测量算法

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一种适用于同步相量测量装置校准器的高精度相量测量方法 被引量：3

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作者 许苏迪 刘灏 +2 位作者 毕天姝 钱程 张锋 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期372-382,共11页

对同步相量测量装置(PMU)进行测试和校准是其能否投入运行的关键。而针对PMU不同静态和动态测试,如何提供足够精度的基准相量是亟待突破的难题。该文提出一种适用于PMU校准器的高精度相量测量方法。该方法建立了PMU静态和动态测试通用... 对同步相量测量装置(PMU)进行测试和校准是其能否投入运行的关键。而针对PMU不同静态和动态测试,如何提供足够精度的基准相量是亟待突破的难题。该文提出一种适用于PMU校准器的高精度相量测量方法。该方法建立了PMU静态和动态测试通用相量拟合模型;构建拟合残差二次方和最小的最优化模型,提出相量非线性迭代求解方法,并提出相量参数初始值设置方法与边界约束条件,解决相量非线性模型的非凸性所导致的多解问题,提出噪声抑制方法,减小了噪声产生的误差,可为不同静态和动态过程提供基准量测量;进一步地,进行硬件选型,研制了PMU校准器。算法仿真与实验测试两方面的结果表明,该PMU校准器测量精度满足系统静态与动态条件下对校准器的要求,可用于PMU在实验室无高精度信号源条件下的测试与校准。 展开更多

关键词 同步相量测量装置 PMU测试 PMU校准器 相量测量方法

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基于PMU相量的次/超同步间谐波识别方法 被引量：22

11

作者 刘灏 李珏 +2 位作者 毕天姝 许苏迪 杨奇逊 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第10期3237-3243,共7页

新能源的集中并网以及直流输电的快速建设使电力电子设备在电力系统中大规模应用,导致越来越多的次/超同步间谐波被引入电网,严重影响新能源的发展与电力系统的安全。PMU因其测量的同步性、快速性和精确性使大面积监测间谐波的产生、传... 新能源的集中并网以及直流输电的快速建设使电力电子设备在电力系统中大规模应用,导致越来越多的次/超同步间谐波被引入电网,严重影响新能源的发展与电力系统的安全。PMU因其测量的同步性、快速性和精确性使大面积监测间谐波的产生、传播和分布成为可能,可为后续的间谐波抑制与控制提供基础。推导了含有间谐波信号的单相及三相瞬时功率表达式,揭示了基于瞬时功率的间谐波监测的局限性。提出了含有间谐波的相量表达式,揭示了间谐波对相量幅值、相角及其复数形式的影响机理。进一步,提出了基于PMU测量相量的间谐波识别方法,并在广域同步测量系统(wide-area measurement system,WAMS)主站上进行了实现。利用中国西部某新能源汇集地区,因间谐波的大量存在导致火电机组次同步振荡事件的现场实际数据,验证了理论分析的正确性与提出的监测方法的有效性。 展开更多

关键词 相量测量单元 间谐波 瞬时功率 快速傅里叶变换 电力系统

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基于正交多项式拟合的PMU现场测试参考值计算方法 被引量：4

12

作者 朴哲锟 刘灏 +1 位作者 许苏迪 毕天姝 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2022年第20期88-96,共9页

为给现场运行的同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)性能分析提供准确的相量参考值,保证其数据质量,提出了基于正交多项式拟合的高精度相量测量方法。该方法利用Legendre多项式的正交性特点,对信号模型进行Legendre多项式拟... 为给现场运行的同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)性能分析提供准确的相量参考值,保证其数据质量,提出了基于正交多项式拟合的高精度相量测量方法。该方法利用Legendre多项式的正交性特点,对信号模型进行Legendre多项式拟合,以此来构建一种基于Legendre多项式的正交拟合相量模型。在此基础上,通过分析对比不同拟合参数求解方法的复杂度,提出了基于Cholesky分解的相量参考值计算方法,为非线性拟合参数求解计算量大的问题提供一种新的解决方法,并通过迭代修正来保证测量精度。进一步地,根据分析揭示的最优窗长和拟合阶数,实现算法的高精度测量和高效率计算。仿真与硬件测试表明,测量精度均满足标准要求10倍及以上,可在硬件中实时稳定运行,并为PMU现场测试校准提供参考值。 展开更多

关键词 同步相量测量装置 PMU现场测试 Legendre多项式拟合 CHOLESKY分解 相量测量方法

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