电力系统频率及相量测量的算法研究

摘要

众所周知，电力系统频率及相量测量已经成为电力系统领域发展的一个重要研究方向。近几十年来，随着各种电力电子装置(主要是一些非线性设备)的广泛应用，使得公用电网的谐波污染日益严重，电能质量下降，由谐波引起的各种故障和事故不断发生。因此，实时测量和分析电网的实际情况，对于防止谐波危害、提高电能质量是十分必要的。 本文以具体项目为背景，深入研究了电力系统测量算法。提出了一种新型的频率相量测量算法。本文首先总结了电力系统频率相量测量与分析的主要方法以及频率相量测量算法的历史、现状和发展。较详细地推导了目前常用的DFT算法。由于该算法存在频谱泄漏和栏栅效应，因此该算法测量精度低。为了克服该缺点，推导了加窗插值DFT算法。该算法有效提高了测量精度，但存在计算量大的缺点。为了减小计算量，本文介绍了对采样值修正的测量方法。最后，本文从理论上分析了传统的离散傅立叶算法存在的测量误差，并在传统的离散傅立叶算法的基础上提出了一种前向递推的DFT算法，通过仿真验证了提出算法的正确性。仿真结果表明，与传统的傅立叶算法相比，该算法能有效的减小由傅立叶算法引起的测量误差，具有测量精度高，计算量小等优点。完全符合项目测量精度的要求。

目录

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英文文摘

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第1章绪论

1.1广域测量系统

1.2频率及相量的测量

1.3课题来源及内容

1.4本文的主要工作

第2章基于离散傅立叶变换的测量算法

2.1电力系统的电信号

2.1.1稳态时的电信号

2.1.2暂态时的电信号

2.2连续函数的傅立叶变换

2.3离散傅立叶算法

2.4离散傅立叶算法仿真及分析

2.5本章小结

第3章基于DFT的加窗插值算法

3.1信号的采样

3.1.1同步采样

3.1.2非同步采样

3.2 DFT算法的频谱泄漏和栅栏效应

3.2.1频谱泄漏

3.2.2栅栏效应

3.3加窗插值算法

3.3.1窗函数

3.3.2基于矩形窗的插值算法

3.3.3基于Hanning窗的插值算法

3.3.4基于Blackman-Harris窗的插值算法

3.4本章小结

第4章采样值修正算法

4.1基于过零检测的采样值修正算法

4.1.1过零检测法

4.1.2采样值的同步修正

4.2基于DFT的采样值修正算法

4.3本章小结

第5章一种基于DFT的高精度频率相量算法

5.1传统DFT算法的误差分析

5.2改进的DFT算法

5.3递推计算DFT

5.4改进算法的性能仿真

5.4.1频率波动时的测量

5.4.2频率波动时的跟踪测量

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

个人简历

致谢