适用于新能源集中接入地区的宽频同步测量技术研究

作     者：任小伟 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：刘灏

授予年度：2020年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：宽频测量 同步相量测量 空间谱估计 峭度 短时窗 

摘      要：近年来,随着大规模新能源集中与分布式并网、直流输电技术大量应用,大量电力电子装置接入电力系统。高渗透率的电力电子装置改变了电力系统的机理特性,使电力信号呈现出频带宽、变化快、噪声高的特性。这对测量装置监测频带范围和响应速度提出了新的要求。现有的同步相量测量装置（Synchrophasor measurement units,PMUs）仅能实现基频相量的测量,已无法满足宽频信号动态监测的需求。因此,针对新能源集中接入地区宽频测量技术的研究有着重要意义。针对现有频谱测量方法难以兼顾跟踪速度和频率分辨率的问题,分析了新能源集中接入地区宽频信号的特征,分析了传统频谱分群方法的局限性,提出了一种基于K-ESPRIT的快速宽频测量方法,实现了宽频信号的快速跟踪与高精度测量。为提高算法在低信噪比条件下的稳定性,提出了基于峭度的信号频率成分数估计方法,保证了测量精度。针对故障情况下相量测量精度受衰减直流分量影响的问题,构建了考虑复杂情况的信号模型,分析了传统傅立叶算法（Discrete Fourier transform,DFT）在含衰减直流分量的复杂情况下的局限性,提出了一种含衰减直流分量信号的相量测量方法,有效地抑制了复杂环境下衰减直流分量对相量测量的影响,提高了故障情况下相量测量的精度。在此基础上,论文提出了宽频测量装置的框架结构,根据框架结构进行了硬件选型与软件开发,研制了宽频测量实验室样机,并搭建测试平台对样机进行硬件测试,测量结果表明,所提方法在实际样机中具有良好的性能。最后,利用现场录波数据进行了测试与分析,验证了所提方法的有效性。