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基于GPS的电力系统实时功角测量方法及其实现

龙厚军  
【摘要】:随着电力工业的迅猛发展,系统的容量不断增加,电力系统稳定问题显得越来越突出,成为电力系统安全经济运行的重大问题,也是大型电力系统的核心问题之一。 电力系统的稳定性与众多因素有关,经验表明,系统运行的安全与否与其运行状态密切相关。而发电机作为电力系统中的重要设备,其稳定运行则成为重中之重。发电机的功角不仅是反映发电机内部能量转换的一个重要参数,也是表征同步发电机运行状态和判别电力系统稳定性的重要标志量。通过监视功角的变化,为发电机在异常、故障及失稳情况下的分析提供了非常重要的参考依据。本文针对发电机的功角说明了其在电力系统运行和控制中的意义,进而研究了其测量方法。 本文列举了现有的发电机功角的直接和间接测量方法,对于现有的测量方法做了分析,指出了其中的不足,并在提出改进措施的基础上设计了一种新的发电机功角直接测量方法,说明了其原理并从硬件和软件上实现了可用于电力系统稳定研究的发电机功角微机直接测量系统。 本文采用改进的实时功角测量方法实现对发电机功角的直接测量,并由稳态时的间接测量法进行准确性检验。 本文的测量系统采用基于AT96总线的工业主板及基于DSP的A/D数据采集及处理的上、下位机结构,交流电信号的采集可以通过软件设置采样档位和通道;采用外部中断的方法将表征发电机转子机械位置的光电脉冲信号引入系统。 为了从含有干扰分量的电信号中提取幅值和相角,本文采用改进傅立叶变换滤波。并用最小二乘法对测量得到的功角进行实时预测,用于发电机的就地控制。 将功角应用于多机大系统的稳定控制必须时间同步才有意义。本文介绍了目前精度最高的全球定位系统(GPS),并将之应用于功角实时测量系统。 文中设计的实时功角直接测量系统通过RTDS标定后在一台小型发电机上进行了动态模拟试验,实测数据表明该系统在系统稳态和暂态过程中都能准确地获取功角。 最后,本文分析了异地功角直接测量装置在电力系统中的应用前景。并指出基于同步相量的区域稳定控制理论还待进一步研究和突破。


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