[发明专利]一种机电瞬时频率动态的测量计算方法及装置

说明书

本发明公开了一种机电瞬时频率动态的测量计算方法及装置，基于对瞬时频率机理性的认识，通过分部积分算法推导出有功和无功功率表达式，得到只需代数计算即可获取机电时间尺度上的瞬时频率的方法，通过测量线路端口的功率和电压信息，即可得出该端口瞬时频率。不仅可以解决现有电力系统瞬时频率测量方法存在微分环节无法计算的缺陷，且可在实际电力系统三相输电线路运行中方便、快速地获取机电瞬时频率，用以辅助设计各种满足系统运行需求的控制器。

技术领域

本发明属于电力系统领域，更具体地，涉及一种机电瞬时频率动态的测量计算方法及装置。

背景技术

瞬时频率是电力系统十分关键的重要电气量，是电力系统中电力电子装备及其相应的控制器设计不可或缺的重要参数。因此，对于电力系统而言，无论是系统分析还是设备设计，瞬时频率的测量都是非常必要的。

然而，目前现有的电力系统频率测量方法，通常是基于单位时间内交流电压交变次数来测频，但以周期交变次数其实并不反映频率在动态过程中的瞬时值，只是针对一段时间内的统计值。瞬时频率实际是旋转矢量相位的微分。基于瞬时频率的机理性认识，理论上应采用相位的微分来得到瞬时频率，数学上微分通过对函数的时间区间趋于无限小去逼近该点处的切线，但是从工程实际应用角度来讲，无法直接取时间区间无限小进行微分，通常做法是通过高通滤波器来实现这一功能，但高通滤波器的时间常数选取并没有统一标准，可能导致测量的信号不能反应实际情况；另一方面，也有通过有限差分法，以差商形式构造微分环节，但时间间隔步长选取不同会导致得到的结果千差万别。

发明内容

针对以上现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种机电瞬时频率动态的测量计算方法及装置，由此解决实际电力系统中三相输电线路瞬时频率难以测量的问题的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种机电瞬时频率动态的测量计算方法，包括：

S1：测量感性元件两端的三相电流和三相电压；

S2：基于所述三相电流和电压，计算所述感性元件两端的有功功率P_i、无功功率Q_i、电压矢量幅值E_i和相位θ_i；

S3：基于所述感性元件两端的有功功率P_i、无功功率Q_i、电压幅值E_i和电压相位θ_i，利用公式计算所述感性元件任一端电压信号的机电瞬时频率ω_i；

其中，δ＝θ₁-θ₂，L为感性元件的电感值，i＝1,2。

优选地，基于所述三相电流和电压，采用分部积分算法计算所述感性元件两端的有功功率P_i和无功功率Q_i。

优选地，所述有功功率P_i的表达式如下，其中i,j∈{1,2},i≠j；

所述无功功率Q_i的表达式为：

优选地，基于所述三相电压，通过投影计算得到所述感性元件两端电压矢量幅值E_i和相位θ_i。

按照本发明的第二方面，提供了一种基于变换器场景的机电瞬时频率动态的测量计算方法，包括：

S1：测量感性元件两端的三相电流和电压；

S2：基于所述三相电流和电压，计算所述感性元件两端的有功功率P_i、无功功率Q_i、电压矢量幅值E_i和相位θ_i；