基于gps的功角測(cè)量及同步相量在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究-wenkub
2023-07-07 01:03:48 本頁(yè)面
【正文】 的控制方法相比，將具有更優(yōu)良的控制性能。國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者直接利用電壓相量進(jìn)行電壓穩(wěn)定分析和實(shí)時(shí)控制已作了一定的工作，[29]認(rèn)為，即使在復(fù)雜系統(tǒng)中，電壓相量所含的信息足以確定電壓穩(wěn)定的裕度，并推導(dǎo)出用電壓相量法來(lái)決定電壓崩潰的近似指標(biāo)算法。但它采用PMU在故障切除后8個(gè)周波內(nèi)的測(cè)量結(jié)果作為輸入，輸入數(shù)為發(fā)電機(jī)數(shù)的6倍，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大時(shí)，訓(xùn)練過(guò)程非常困難。 [25]出發(fā)，分析多機(jī)系統(tǒng)中單機(jī)的能量，提出用PMU檢測(cè)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速ω的最大數(shù)值，并和由能量函數(shù)理論通過(guò)離線仿真求得的轉(zhuǎn)速坎值比較決定切機(jī)量。另外還有為自適應(yīng)失步保護(hù)[23]提供出口動(dòng)作啟動(dòng)條件的穩(wěn)定預(yù)測(cè)方法。而且角度判穩(wěn)的標(biāo)準(zhǔn)一般為統(tǒng)計(jì)值，其正確性缺乏理論證明。 3)相角測(cè)量得到的同步相量能極大地改善系統(tǒng)穩(wěn)定的預(yù)測(cè)及控制。文獻(xiàn)[18]提出了稱之為使潮流方程直接可解的PMU配置方案。 2)系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)是一種數(shù)學(xué)方法，通常狀態(tài)估計(jì)是解系統(tǒng)的特征非線性方程求解，確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性，然而其計(jì)算時(shí)間比較長(zhǎng)，難以在暫態(tài)過(guò)程中得到應(yīng)用。通過(guò)PMU做的這些試驗(yàn)，使人們首次看到了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，認(rèn)識(shí)到了以往所沒(méi)有的現(xiàn)象和規(guī)律。發(fā)電機(jī)功角可以通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)子位置信號(hào)與發(fā)電機(jī)端電壓信號(hào)的相位差得到，其值等于空載時(shí)的相位差減去負(fù)載時(shí)的相位差。 文獻(xiàn)[11]介紹了一種同步發(fā)電機(jī)功角的高精度測(cè)量方法。 文獻(xiàn)[10]提出了兩種直接測(cè)量功角的方法：傳送波形的測(cè)量方法和利用同步時(shí)鐘的測(cè)量方法，并對(duì)兩種測(cè)量方法精度和誤差進(jìn)行了分析。其中位置檢測(cè)器由同軸裝的3個(gè)圓盤(pán)組成，即發(fā)光盤(pán)、遮擋盤(pán)、光敏盤(pán)。轉(zhuǎn)速表的測(cè)量電路負(fù)責(zé)檢測(cè)齒輪所發(fā)出的脈沖，每60個(gè)脈沖代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周。帶負(fù)載后，所得差值即為功角δ。因?yàn)闇y(cè)量功角要求有一個(gè)空載過(guò)程，以便取得實(shí)際測(cè)量時(shí)的Eq相量角度，在實(shí)際應(yīng)用中特別是在實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)中，這是不現(xiàn)實(shí)的。當(dāng)圓盤(pán)隨同步電機(jī)作同步速旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，光電二極管產(chǎn)生代表Eq的矩形脈沖。如果是采用帶有模擬量輸出的相位計(jì)，可測(cè)得與被測(cè)功角δ成正比的電信號(hào)，結(jié)合用光線示波器可拍攝功角δ變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程曲線。這種方法比較直觀，但當(dāng)被測(cè)試電機(jī)的極對(duì)數(shù)較多時(shí)其測(cè)量的準(zhǔn)確度不高。 較早應(yīng)用的是閃光燈法[4]，是在被測(cè)試同步機(jī)的軸上裝一金屬圓盤(pán)，在圓盤(pán)上畫(huà)上與被測(cè)試電機(jī)的極對(duì)數(shù)相同的明顯的標(biāo)記。Phadke博士開(kāi)發(fā)的相角測(cè)量裝置，其測(cè)量原理是對(duì)三相電力線上的波形每個(gè)周期采樣12次，然后以遞推FFT提取出基波分量，最后用對(duì)稱法將三相組合起來(lái)產(chǎn)生正序相量，對(duì)應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC產(chǎn)生一個(gè)絕對(duì)的相角。 用該方法獲得δ角，必須滿足以下兩個(gè)條件：首先要求確定上述參數(shù)，并且這些參數(shù)要求非常準(zhǔn)確；其次，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)和故障后，在具體的某一時(shí)刻應(yīng)確定采用哪些參數(shù)(同步電抗、暫態(tài)電抗或次暫態(tài)電抗)、哪一種發(fā)電機(jī)等值模型進(jìn)行計(jì)算，而實(shí)際上，這難以確定；該方法在穩(wěn)態(tài)過(guò)程具有良好的測(cè)量精度，測(cè)量誤差小于1176。從電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的客觀要求出發(fā)，發(fā)電機(jī)失步及失步預(yù)測(cè)保護(hù)十分必要。 通過(guò)基于GPS實(shí)時(shí)相量測(cè)量，可以實(shí)時(shí)得到電網(wǎng)的狀態(tài)量，即可以得到實(shí)際系統(tǒng)精確模型的歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前軌跡。利用其時(shí)間誤差小于1μs，176。并指出基于同步相量的區(qū)域穩(wěn)定控制理論還待進(jìn)一步研究和突破。 關(guān)鍵詞：功角測(cè)量；相量控制；暫態(tài)穩(wěn)定；狀態(tài)估計(jì)；全球定位系統(tǒng)A Study of Power Angle Measurement Based on GPSand Application of Synchronized Phasor in Power SystemLong Houjun, Hu Zhijian, Chen Yunpin (Department of Electrical Engineering,Wuhan University,430072) Abstract: Aimed at the application of GPS technology in power systerm,the paper introduces the power angle measurement methods,and analyses them virtues and shortings 。的高精度時(shí)鐘從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步采集，并可在此基礎(chǔ)上得到電壓電流相量和發(fā)電機(jī)功角這反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù). 電力系統(tǒng)中功角穩(wěn)定性，電壓穩(wěn)定性、頻率動(dòng)態(tài)變化及其穩(wěn)定性皆不是各自孤立的現(xiàn)象，而是相互誘發(fā)相互關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一物理現(xiàn)象的不同側(cè)面，其間的關(guān)聯(lián)又受到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)的影響。由于相角涉及到電力系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和保護(hù)等諸多領(lǐng)域，而實(shí)時(shí)相量測(cè)量的實(shí)現(xiàn)，將推動(dòng)電力系統(tǒng)的監(jiān)視、控制和保護(hù)等新方法和理論的發(fā)展，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制和保護(hù)開(kāi)辟一個(gè)新的領(lǐng)域。所以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角度的獲得方法一度是許多學(xué)者積極探索的課題。而在暫態(tài)過(guò)程中，采用暫態(tài)電抗或次暫態(tài)電抗計(jì)算出來(lái)的功角有一定的誤差，即使采用諸如FFT之類的信號(hào)處理手段也無(wú)法解決這一問(wèn)題。文獻(xiàn)[3]也是通過(guò)分析機(jī)端電壓的零序諧波分量來(lái)測(cè)量同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，用閃光燈照射圓盤(pán)，閃光燈的電源來(lái)自
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