[发明专利]一种低成本配电网PMU及其工作方法

说明书

本发明属于电力系统配电网运行状态监测领域，提供一种低成本配电网同步相量测量单元，包括有源文氏桥滤波电路、斯密特触发器电路、有源单相全波整流电路、带反向逆止二极管的RC滤波器电路、同步时间脉冲接口电路、串行模数转换器、微处理器和通信接口电路，本发明采用了非离散傅里叶变换的方法实现对配电网的交流电压信号、交流电流信号的幅值、频率和相位的测量。本发明无需采用较为昂贵的ADC和微处理器芯片即可实现对配电网三相交流电压、三相交流电流的幅值、频率和相位的高精度同步测量，造价低廉，适合在配电网大规模部署。

技术领域

本发明属于电力系统配电网运行状态监测领域，更具体地，涉及一种适合在配电网中大规模应用的低成本配电网同步相量测量单元，即配电网PMU(Phasor MeasurementUnit,PMU)。

背景技术

随着分布式电源、分布式储能装置和电动汽车的大量接入，配电网的结构和动态特性都发生了深刻的变化，并变得更为复杂，采用常规的配电网SCADA(SupervisoryControl And Data Acquisition,SCADA)难以实施有效监测。

近些年来，国内外学者和电力工业界都对配电网PMU给予了高度关注，并对相关技术开展了深入研究。但是，目前国内外已经研制成功的配电网PMU成本均较高。因此，为了适应在配电网的中低压层面大规模应用配电网PMU的经济性要求，研究新的低成本配电网PMU具有实际意义。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供了一种适应在配电网的中低压层面大规模应用的低成本配电网PMU。本发明的配电网PMU采用了非离散傅里叶变换的方法实现对配电网的交流电压信号、交流电流信号的幅值、频率和相位的高精度测量。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的。

一种低成本配电网PMU，包括有源文氏桥滤波电路、斯密特触发器电路、有源单相全波整流电路、带反向逆止二极管的RC滤波器电路、同步时间脉冲接口电路、串行模数转换器、微处理器和通信接口电路。

所述有源文氏桥滤波电路包括运算放大器U₁、二极管D₁、D₂、输入端口串联电阻R₁、电容C₁，输出端口并联的电阻R₂、电容C₂，直流电源VCC、VSS，电阻R₁的一端连接输入信号u_i，另一端与二极管D₁的阴极、二极管D₂的阳极及电容C₁的一端连接在一起，二极管D₁的阳极连接正电源VCC，二极管D₂的阴极连接负电源VSS，电容C₁的另一端、电容C₂的一端及电阻R₂的一端连接运算放大器U₁的反相输入端，运算放大器U₁的正相输入端接至电源参考0V；电容C₂的另一端和电阻R₂的另一端与运算放大器U₁的输出端接在一起；经所述有源文氏桥滤波电路滤波后的电压信号为u_o。

所述有源文氏桥滤波电路的传递函数如式(1)所示：