考慮衰減直流分量的動態相量強跟蹤測量算法

黃 純, 劉潔波, 江亞群, 湯 濤, 謝 興

(湖南大學電氣與信息工程學院, 湖南省長沙市 410082)

0 引言

同步相量測量單元(phasor measurement unit,PMU)是電網廣域測量系統[1-2]及廣域保護系統[3-4]的核心,相量估計算法的測量精度及動態響應速度對于電力系統狀態估計[5]、安全分析與穩定控制[6-7]等至關重要。離散傅里葉變換(discrete Fourier transform,DFT)是目前應用最為廣泛的相量估計算法,在靜態條件下具有良好的測量精度[7]。針對信號基波分量的時變性會導致DFT測量精度嚴重下降的問題,國內外學者提出了較多的DFT改進算法[8-9]。然而,當電力系統發生故障時,故障電流中不僅基波分量具有時變性,還可能包含衰減直流分量,衰減直流分量會嚴重影響相量估計算法的測量精度及動態響應速度。因此,有必要研究能抑制衰減直流分量影響且對時變信號有較強的跟蹤能力的相量估計算法。

目前,含有衰減直流分量的相量測量算法可以分為兩類。一類無需估計衰減直流分量。文獻[10]利用有限長單位沖擊響應(finite impulse response,FIR)濾波器來抑制衰減直流分量,但只有當濾波器的時間常數與衰減直流分量的時間常數相等時才具有較好的濾波效果。文獻[11]提出了一種改進的全波傅里葉算法,利用1個工頻周期和2個額外采樣點構成的連續3個數據窗的全波傅里葉變換結果,修正全波傅里葉變換的基波參數估計結果,能有效抑制衰減直流分量的不良影響,但沒有考慮基波頻率偏移的影響。另一類需要先估計衰減直流分量。文獻[12]為抑制衰減直流的影響先利用直流濾波器估計衰減直流分量,再用基波濾波器估計基波相量,該方法時延較短,但計算量大。……