[发明专利]一种电网电气量宽带多频测量装置及其实现方法

说明书

本发明涉及一种电网电气量宽带多频测量装置及其实现方法，包括总线背板，以及插在总线背板的宽频采样板、数据存储板、数据传输板、数据计算分析板和电源板；宽频采样板用于模拟量采样数据；所述数据传输板可用于数字量采样、模拟量和数字量采样数据的分频传输；数据计算分析板用于数据的计算和结果的分析，并将计算和分析结果对外传输；数据存储板用于存储采样数据、计算分析数据以及录波文件。本发明能够为电网电力电子化的监测与控制提供有力的监测手段，能有效简化变电站当前冗余繁复的数据采集回路，为变电站和面向电力电子化的电网的发展建设提供测量解决方案，为保障电力电子设备大量应用的电网安全稳定、推动新能源大规模应用提供有力保障。

技术领域

本发明涉及电力自动化领域，具体涉及一种电网电气量宽带多频测量装置及其实现方法。

背景技术

随着大规模可再生能源开发利用和智能电网的发展和统一潮流控制器(Unifiedpower flow controller,UPFC)、静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)、可控串联补偿电容器(Thyristor Controlled Series Compensation,TCSC)等新型电力电子装备不断投入运行，电网谐波干扰、次同步振荡等扰动现象更加频繁，电网的谐波呈现宽频域的趋势，亟需提高电网对不同频率扰动分量的监测能力，降低电网运行风险。

当前，高压直流输电、柔性交流输电技术(FACTS)和大规模光伏风电等新能源接入给电网带来了大量快速瞬变的高频信号，现有测量技术采样频率较低，难以适应高频信号的测量需求。当前智能变电站内的采样频率仅为80点/周波(4kHz)，虽然满足了保护、测控类设备的采样需求，但采样频率仍然较低，无法满足计量、电能质量监测(12.8k)等数据的测量需求。随着大量无功补偿装置、新型电力电子设备在变电站的广泛应用，这些基于全控或者半控器件的电力电子设备，以脉宽调制(PWM)方式运行，开关速度达到毫秒级甚至微秒级，会对电网注入大量宽频域、高频次特性的谐波，这些谐波具有快速瞬变的特性，现有的采样频率难以满足要求。

其次，变电站现有的数据测量技术无法对次同步振荡、高次谐波扰动数据进行测量，且难以应对电网电力电子化后对数据测量精度的影响。变电站内现有测控装置仅能测量稳态下的电压和电流量，且仅达到13次谐波分量的测量；PMU装置主要用来监测45-55Hz范围内工频信号的幅值和相角，无法针对低频振动信号和次/超同步振荡的信号、13次谐波以上的高次谐波信号进行测量。电能质量装置虽然能够监测高次谐波，但主要应用于中低压的配电网，应用于高压输电网的设备较少，且现有的电能质量监测装置只能测量50次谐波，也无法满足大量电力电子设备给电网带来的大量高次谐波信号的测量和分析需求。

另外，变电站现有的数据采集按照不同的应用分类设置，不仅采集测量回路冗余繁复，而且也难以为电网故障分析提供系统全面的数据，迫切需要开展全站统一测量技术研究，在厂站端实现电网扰动的快速分析和诊断，为调度主站对电网故障分析提供新的支撑手段。现阶段，变电站内测控装置往往关注于稳态数据测量，PMU关注于动态数据测量，故障录波装置关注于暂态测量，这些设备都是针对电网的某一特定运行行为而设置，且不同应用的需求而分别采用不同的采样频率，采样测量回路重复配置，增加了全站数据采集测量的复杂程度，有必要对同一数据源进行统一测量，为大电网的分析和针对提供系统、全面的数据。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种电网电气量宽带多频测量装置及其实现方法，不仅能够为电网电气量的测量、分析与控制提供新的支撑手段，同时也能够有效简化全站冗余繁复的采集回路，不仅能够为新能源的大规模应用、直流电网的发展建设、柔性交流电网的发展提供新的测量手段，同时还能够有效简化变电站内部的数据数量，进一步降低全站的建设成本。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：