电力系统频率的高精度测量方法研究_论文

发布于:2021-10-20 10:04:53

电力 系统频率 的高精度测量方 法研究  郭 子榕 ( 川广安电 四 业局)   摘要 : 频率是 电力系统和 电气设备的重要 运行参数 , 频率 测量是 电力 系 当于 公 式 里 的 △|。 最 后 可 求 出频 率 _    厂 ) 厂 。 统和 电气设备运行、 测、 制以及继 电保护 的基础。 监 控 本文简单地 介绍 了测量  程 序 中原 始 电压 信 号 波 形 如 下 :   ‘ 电力系统频率 的常用方法, 如何利 用傅 立叶算法计算 电力系统频率进行 了 对   详细说明 , 以及 对误差 进行 了分析。通过 分析说 明该算法选择适 当的窗 函数  t ,     茹   或者对采样 间隔进行 自适应调整 可以满足高速 、 精确 的测量要求。   芝   关键词 : 率测量 电压信号 窗函数  频 ’ 0 引 言    电能是当今世界主要 能源之一 , 它的质量标准是 以频率、 电压和  波形来衡量 的。 电能质量的好坏直 接影响工 农业生产和人 民的生活。   因此, 正确地进行系统频 率、 电压管理 , 保证合格的 电能质量 , 是相当  重 要 的。   _ o     疆  《   ∞ {由一 一 §     一 ~ 一 t一         {鳓    蕊  频率是检验 电能生产质量的指标 之一,也是衡量 电力系统运行  状 态 的重 要 参 数 。 反 映 了 负荷 与 电源 之 间 的 动 态 能 量* 衡 。 电力  它 在 系统 中, 当系统 电源出力低于 负荷标称频率下 的功率消耗 , 且系统热  备 用容 量 明显 不 足 时 ,系 统 将 由 于 有 功 不 足导 致 电源 机 组 低 速 运 转  { m …  一 f   ~~   而使 系统频 率下降 , 如不采取 有效措施 , 将导致机 组损坏 、 系统 瓦解  的重大恶性事故。 因而电力系统运行 中的主要任务之一 , 就是对频率  图 2 电压 信 号  2 误 差分 析 及 方 法 改 进  进行监视和控制。 同时 , 国民经济对 电力供应的依赖性愈来愈 强,   电 21 误 差 原 因 分析 实 际 电 网信 号 往 往 并 不是 简 谐 信 号 , . 它具 有  力 用户 对 电能 质 量 的 要 求 愈 来 愈 严 格 ; 而 , 力生 产 对 电力 系统 频  从 电 如 下特点 : 含有丰 富的谐波分量 ; ① ②谐波分量的幅值一般仅为基波  率测量提出 了更高的要求。   或   本文介绍 了测量 电力系统频 率的常用 方法 ,对如何 利用傅 立叶  分量 幅 值 的百 分 之 几 , 更 小 。 当对 电网信号进行 非同步采样时 ,基波分量 的频谱泄漏将严重  算法计算 电力系统频率进行了详细说 明, 并对误 差进行 了分析。 通过  3次等谐波 分量 的频谱 , 从而导致谐波测量 产生很 大的误  分析说 明该算法选择适当的窗函数或 者对采样 间隔进行 自适应调 整  影响 2次、 差。 若相 邻谐 波之 间的幅值相差过大 , 幅值大的谐波分量同样 有可能  可 以满足高速、 精确 的测量要求。   淹 没 幅 值 / 的 谐 波 分量 。 J \   1 傅 立 叶 算 法  在 分 析 信 号 频 谱 的 时候 , 算机 只 能 处理 有 限 长离 散 信 号 , 而  计 从 11 傅 立 叶 算 法 的 基 本 原 理 首 先 假 设 系 统 电压 信 号 仅 含 基 频  . 要 求 对 连 续信 号 在 时域 和 频 域 作 有 限 化 和 离散 化 处理 ,以抽 取 有 限  分量 , 系统 的额 定 基 频 为采 样 频 率 为  , 系统 的 实 际 频 率 为 +△   个样本值进行计算。 从频谱来看 , 相当于用一有限长采样序列 的傅立  则 电压信 号 可 表 示 为 :   叶来*似无限长连续信号 的频谱 ,用离散傅 立叶变换的级数来估计  { 《 l 1i~  々  1 i(; 十 , f :   js 2   .n f | n2r 2Ti  s   ,     ̄ \   连 续 傅 立 叶 变 换 的 各项 傅 立 叶 积 分 系 数 ,这 就 不 可避 免地 带来 了误  令 妒() 2 ,    斗   则    . 2 , 砼   f   () 2   差, 具体 的说 , 立叶频谱分析时主要有以下 几个 问题 : 傅 ①混叠失真 i   ②频谱泄漏 : 栅栏效应。 ③   22 方 法 改进  _ 用离散差分方程代替(— ) 1 2式的求导 , 并取 时间间隔 为一 个测 量  周 期  =  , 1 得  2, , x 则  . V 221 采样 间隔 自适应 调 整 为 了减 小误 差 , 还 可 以采 用采 样  .. 我们 间隔 的 自适 应调 整 。 这种 测 量 方法 , 是 根据 傅 立 叶 变换 和 自适应 调  它 。 2   (  3) 整采样 间隔技术, 根据傅立叶变换 从受到干扰污染的输 入信号中抽取  蕊  2   ‘   基波 电压分量 , 利用 电压相角变化来测量系统频率。这种方法计算简  () 4  单, 测量快速 , 精度高 , 测量范围大和易于实现 , 而且避免干扰的影响。   以上… 至《) , 3式 即为频率 测量基本公式。所以只要能够精确 算  为了提高频率测量 的精度 , 我们采用 自适应调 整采样间隔 , 即采  出时间间隔 / 内相角的改变量 △ 就可 以得到系统频 率的精确值。 ' o  ,   样间隔  决定 , 为实际频率的倒数,   于是式( 变成 : 3 )   12傅立 叶算法步骤 傅立 叶算 法流程 图如下    l 罐 椿  鬻   , 程鞲 弩  舞 摩 l 竣  蕊 , 棒 麴 鼹 受 壤 ≮窭 鹱     上   掰 篱 号 x避 嚣 F 熏 魏 簿 髑

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