[发明专利]一种电力系统低频振荡信号测量方法及装置

说明书

本发明公开一种电力系统低频振荡信号测量方法及装置，该方法步骤包括：S1.获取采集到的电力系统中的三相电压信号，基于预先构建的低频振荡三相信号模型，将获取到的三相电压信号转换为复信号序列；S2.对步骤S1转换得到的复信号序列进行离散傅里叶变换，得到复频谱，对得到复频谱采用插值方法进行参数估计，估计出复频谱中动态参数，得到最终的低频振荡信号输出。本发明具有实现方法简单、成本低、测量精度及测试效率高且抗干扰性强等优点。

技术领域

本发明涉及电力系统参数测量技术领域，尤其涉及一种电力系统低频振荡信号测量方法及装置。

背景技术

电网参数的准确估计是电能计量、电能质量检测、继电保护的重要基础。电力系统的干扰，例如故障、大负载的开/关、发电机的断开、线路切换等，会导致发电机之间的转子角发生振荡从而导致电网产生低频振荡。如何在低频振荡情况下实现电网参数准确快速测量，对维持电力系统稳定运行起着至关重要的作用。

针对电网参数目前常用的测量方法主要有：1、基于正弦信号模型的检测算法；2、周期法及其改进算法，主要包括过零检测法、水平交点法、高次修正函数法和最小二乘多项式曲线拟合法等；3、随机模型算法，主要包括最小二乘法、最小绝对值近似法、牛顿迭代算法和线性滤波算法等。其中基于周期信号模型的检测算法应用最为广泛，主要包括离散傅里叶变换(Discrete Fourier transform，DFT)和快速傅里叶变换类算法及其改进算法。

理想情况下的电网信号为标准正弦信号，以正弦信号模型为基础的电网频率测量方法得到大量应用，其中应用最为广泛的方法就是基于离散傅里叶变换的参数估计方法。在同步采样情况下，仅用一个周波的采样信息就可实现对参数的准确估计。上述传统的测量方法即是基于该理想情况下的电网信号测量。但是在非同步采样情况下，其精度受到频谱泄漏和栅栏效应的影响，需要采用加窗插值等方法进行优化。当电网信号处于动态变化时，由于DFT方法的局限性，相关动态参数无法准确估计。

电力系统故障、线路切换、发电机断开与连接以及断开或接入大量负载会导致电力系统的波动，进而引发电压或电流低频振荡。低频振荡是三相电力系统中的一种平衡现象，在低频振荡的场景下，电网中的电压与电流信号不再是稳态信号，其幅值会产生周期性的波动，如不及时监测与控制，将进一步导致系统间产生功率震荡，对传输线路和用电设备造成不良影响，破坏系统的安全稳定性，因此如何准确、快速地估计振荡信号的参数对于评估低频振荡的严重性至关重要，而上述传统的测量方法就无法及时准确实现低频振荡信号的测量。

为了实现对低频振荡信号及时准确的测量，现有技术主要采用以下方法：1、将Prony方法与数字滤波相结合，以使得相较于传统Prony方法提高了抗噪性；2、基于卡尔曼滤波的测量方法，由于卡尔曼滤波算法对于动态信号有着较好的跟踪效果，因而可以达到较好抗噪性和测量精度；3、迭代滤波算法，该方法在频率接近工频的情况下能实现高精度的测量，但是在频偏较大与幅值动态变化的情况下误差较大；4、小波变换方法，虽然可以适用于动态信号分析，但是计算量大，会存在实时性不足的问题；5、泰勒傅里叶方法，通过泰勒级数展开简化计算，在稳态情况下精度高，谐波抑制能力强，在动态情况下响应速度快。

但是上述针对低频振荡信号的各类测量方法中，均是利用单相信号来实现参数估计，而在电力系统中通常要将三相作为一个整体进行考量，需要考虑三相系统的平衡特性，因而上述针对低频振荡信号的各类测量方法仍然无法准确实现电力系统中三相信号的测量，尤其是在采样点数较少时，不仅测量精度不高，而且抗噪性能、抗干扰性能差，在大量噪声干扰的情况下甚至难以测量出系统中的三相低频振荡信号。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、成本低、测量精度高且抗干扰性强的电力系统低频振荡信号测量方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种电力系统低频振荡信号测量方法，步骤包括：