面向負(fù)荷快速響應(yīng)的頻率測(cè)量算法研究.pdf

1、頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備和安全穩(wěn)定裝置的重要控制參數(shù)。頻率測(cè)量貫穿電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用全過(guò)程。隨著需求響應(yīng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，負(fù)荷側(cè)的快速響應(yīng)資源能夠主動(dòng)參與電網(wǎng)互動(dòng)，頻率和頻率變化率也逐漸成為負(fù)荷快速響應(yīng)的重要控制參數(shù)，這對(duì)頻率測(cè)量算法的實(shí)時(shí)性和精確度提出了更高的要求。本文在傳統(tǒng)頻率測(cè)量算法的研究基礎(chǔ)上進(jìn)行算法改進(jìn)，研究適用于負(fù)荷側(cè)的頻率和頻率變化率測(cè)量算法，并提出一種基于頻率和頻率變化率響應(yīng)的負(fù)荷控制策

2、略。主要的研究工作包括以下幾點(diǎn):
　　(1)介紹了頻率測(cè)量的基本要求以及電網(wǎng)觀測(cè)模型;按照適用的電網(wǎng)信號(hào)觀測(cè)模型，對(duì)常用的頻率測(cè)量算法進(jìn)行分類(lèi)，并且從原理、適用情況、測(cè)量精度和響應(yīng)速度等多方面對(duì)算法進(jìn)行分析并仿真。
　　(2)考慮到負(fù)荷側(cè)諧波污染、噪聲干擾以及沖擊負(fù)荷對(duì)信號(hào)的影響，本文提出一種基于暫態(tài)觀測(cè)模型的測(cè)頻算法。該算法首先利用泰勒展開(kāi)式對(duì)暫態(tài)觀測(cè)模型進(jìn)行預(yù)處理，提取頻率偏差量，建立卡爾曼濾波的系統(tǒng)九狀態(tài)模型。然后，利

3、用卡爾曼濾波算法對(duì)狀態(tài)模型進(jìn)行迭代計(jì)算，從而獲得頻率偏差量的最優(yōu)估計(jì)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)頻率跟蹤。為了提高算法對(duì)突變信號(hào)的響應(yīng)能力，設(shè)置了合適的時(shí)間區(qū)間，進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣和卡爾曼濾波算法。該算法具有不敏感于諧波分量、噪聲以及衰減直流分量，精度高，實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)。即使在頻率突變、幅值突變的情況下，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期的延時(shí)即可實(shí)現(xiàn)頻率的跟蹤。
　　(3)為了實(shí)現(xiàn)直接測(cè)量頻率變化率以及動(dòng)態(tài)頻率的跟蹤，提出一種計(jì)及頻率變化率的頻率測(cè)量算法。該算法首先利用二元

4、函數(shù)泰勒展開(kāi)對(duì)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)觀測(cè)模型進(jìn)行預(yù)處理，提取頻率和頻率變化率的參數(shù)。選取了合適的時(shí)間窗進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，從而建立狀態(tài)量的線性方程組。最后，采用最小二乘法解決線性方程組的擬合問(wèn)題，求取采樣點(diǎn)的頻率偏差和頻率變化率偏差，從而實(shí)現(xiàn)頻率和頻率變化率的實(shí)時(shí)、精確跟蹤。本算法十分適合頻率線性變化的動(dòng)態(tài)觀測(cè)模型，精度高、實(shí)時(shí)性好。即使在頻率、幅值突變的情況，該算法在經(jīng)過(guò)不到一個(gè)周期的不適用區(qū)后，仍然可以繼續(xù)跟蹤頻率和頻率變化率的變化。
　　(4)