电力系统振荡实时监测研究

论文摘要

随着我国经济的飞速发展,国内电网的规模也在日益增大,这对电网的稳定运行也提出了新的要求。基于GPS（Global Positioning System）技术的广域相量测量是近年来发展的一项新技术,被称为电力系统三项前沿课题之一。电力系统振荡会引起各节点电压、电力设备的电压和电流等周期性波动,可能危及系统和发电设备的安全,导致某些继电保护装置误动,严重时会导致系统同步运行稳定性的破坏。精确实时测量系统振荡参数,对于提高电力系统安全稳定运行具有重要意义。利用基于GPS的同步相量测量技术实现对系统中各关键点的电压、电流相量进行精确监测,就能够实时地观测整个电网运行状态,从而为研究分析大系统的动态特性、系统的经济调度和电网安全稳定运行与控制提供有力的手段。 电力系统相量测量就是在高精度的时钟同步下,在电网的各枢纽点测量电压和电流的相量,并传送到中心站和相应的装置中供实时监测、保护和控制之用。它是近年来得到迅速发展的一项新技术,推动这一技术的主要动因是全球定位系统（GPS）同步授时的应用。GPS传递的时间能在全球范围内保持高精度同步,最低精度可达1μs,这为电力系统提供了高精度时间基准,使电力系统同步相量测量成为可能,目前已经应用在同步故障录波、稳定监测和故障分析等方面。 本文介绍了广域测量系统的概念和结构,及其所依赖的基于GPS的同步相量测量技术。进而介绍了课题组开发的GPS-R型电力系统动态监测装置,利用本装置与现有的相量测量单元（PMU）相配合,可在统一的GPS时钟基准下,在全球范围内实现不同地点的发电机和母线的功角监测,从而组成电力系统动态监测系统,实现电力系统广域稳定监视和控制。对现有的电力系统振荡测量算法作了比较研究,重点分析了一种基于升余弦滤波器的振荡测量算法,讨论了该算法在不同参数下的测量精度和速度,得出了适合于电力系统振荡参数测量的最佳参考值;进一步将其扩展到低频振荡测量和考虑频率变化情况下的振荡测量,仿真结果显示该算法在这两种情况下都有较好的测量效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 同步相量测量的研究概况
• 1.2.1 国外相量测量的研究
• 1.2.2 国内相量测量的研究
• 1.2.3 广域测量系统（WAMS）
• 1.3 本文的主要工作
• 2 基于GPS的同步采样
• 2.1 GPS系统简介
• 2.2 GPS授时原理
• 2.2.1 两种时间系统
• 2.2.2 GPS的时间传递和同步原理
• 2.3 基于GPS的同步采样原理
• 2.3.1 设计思想
• 2.3.2 硬件构成和工作原理
• 2.4 PMU的原理
• 3 电力系统动态监测实验系统
• 3.1 GPS-R型电力系统动态监测装置
• 3.2 电力系统动态监测实验系统
• 3.3 电力系统动态监测系统模拟实验
• 3.3.1 实验系统一次接线图
• 3.3.2 数据监测系统配置
• 3.3.3 实验结果
• 4 振荡测量算法
• 4.1 测量算法
• 4.1.1 升余弦滤波器
• 4.1.2 窗函数
• 4.1.3 振幅调制
• 4.2 仿真结果及分析
• 4.3 参数对测量精度和速度的影响
• 4.3.1 数据窗
• 4.3.2 采样率
• 4.3.3 滚降因子α
• 4.4 低频振荡检测
• 4.4.1 低频振荡研究现状
• 4.4.2 低频振荡监测仿真结果
• 4.4.3 频率变化影响
• 5 结论
• 参考文献
• 读研期间发表论文及参加科研项目
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表