适应在配电网大规模部署的低成本同步相量测量装置研究

【摘要】：随着分布式电源、电动汽车等不断接入配电网,配电网结构更加多元化,其动态过程也变得更复杂和多变,所以,对其各部分实施更为全面的监测也显得尤为迫切。由于目前主流PMU装置价格昂贵,在对含大量新能源的配电网进行PMU部署时,技术经济的合理性与实际需求形成了一对矛盾。因此,为满足配电网的监测需求,实现PMU装置在配电网层面的大规模部署,研制低成本、微型化、高精度的PMU装置显得十分必要和具有实际意义。因此,本文旨在研究一种适合在配电网层面大规模部署的低成本、高精度PMU装置,为实现配电网同步监测提供一种解决方案。首先,本文对目前配电网的实际情况和实际应用需求进行了分析,论述了研制低成本高精度PMU装置的必要性和实际意义。对构成WAMS系统的子站、主站和通信系统进行了介绍。进而,提出了一种基于低成本PMU装置和高性能多功能PMU装置混合部署的配电网PMU布置方案,所提方案能够在满足监测需求的同时,实现良好的整体经济效益。其次,本文对服务于同步相量测量的高精度时间同步技术进行了研究,设计了一个低成本的时间同步装置,该装置能够对外部输入的IRIG-B(DC)码进行正确解码,为各PMU装置提供正确的时间信息和高精度的同步秒脉冲1PPS信号。本文对IRIG-B(DC)码的解码方法及其具体步骤进行了详细说明,阐述了时间同步装置与PMU装置实现高精度时间同步的方法,并对时间同步装置进行了实验验证。最后,本文介绍了一种软件测频法,阐述了离散傅氏变换法(DFT)的基本原理和非同步采样时基于实时频率将DFT计算分为整数部分和小数部分进而修正测量误差的改进DFT方法,并进行了仿真验证。将软件测频法与DFT法结合起来也可以实现低成本高精度PMU装置的研制。本文研制了一个基于非DFT法的低成本高精度的PMU装置,其利用整形电路采用过零检测法实现对相量的频率和相位的测量,并利用整流电路实现对相量幅值的测量,给出了各部分的具体电路设计,并对测量误差进行了分析同时给出了软件补偿方法。该基于非DFT法的低成本PMU装置在频率偏移时仍能保证对基波相量的高精度测量。