两种简单实用的电网频率实时测量方法

斓第 2卷第 4期 520 09年 4月

疆

P we se Te h 00 y O r Sy f m c ig n

电网与清洁能源P we y tm n 1a n r ) 0 rS s e a d C e n E e gr

V0.5 N . 1 04 2A r2 o9 p .0

文章编号：6 4 3 l ( 0 9) 4 03— 3 17— 84 2 o 0— 0 7 0

中图分类号：M 3 T 9

文献标志码： B

两种简单实用的电网频率实时测量方法林的方王瑞闯，富洪，林(1 .电力职业技术学院，福建福建泉州 32o;. 6o 02华北电力大学电气工程学院，北京 Tw0 Si p e a d Pr cia we y t m e e y m l n a tc lPO rS se Fr qu ncRe l a—Ti e M e s e e g r t m s m a ur m ntAl 0 ihL N— a g, N—h n I De f n LI Fu o

l20 ) 02 6

(.ui lc i Pw r h i l oee Q azo 6 0 0F j nP i e C i; 1 J nEetc o e T cnc lg, unh u32 o,ui mv c,hn F a r aC l a n a 2C U g f l tc J nier g N n hn l tcPw r nvr t,e ig12 0,hn ) .o eeo e r E gne n, o hC i Ee r 0 e i s yB i 0 26 C i E c ia i a ci U ei j n a

ABS TRACT:

I o s 1 n rci a a g^tms ae p t - i e a d p a t l lo h r u w mp c

基于傅氏算法的频率测量算法、递推最小二乘法、 基于等比原理频率测量算法以及平滑加权相位差分法等。这些方法在求取系统瞬时频率时精度都较高，但是，基于傅氏算法的频率测量算法所需的数据窗较大【: 递推最小二乘法需要进行迭代运算 .

fn a d o mp e e l t p r0 n n e f p we s se 0 v r t i mV r a - i me e f丌 a c o 0 r y tm

f q e c me s r me t e p n ig t 1 i ain o e ti r uny e a u e n rs o d n o d e st t f c r n u 0 af u n yⅡ n sa d t e s u t n o n n wn fe u n y t n

s q e c’ d n i ai f k o lq e c e d . e h t o u r I Mah ma ia e s n n n smua in r s l s o t a h te t l r a o i g a d i lt e u t h w h t t e c o spmp0 e lo ih a r c h o rfe e c n r a i, s d ag rt ms c n ta k t e p we lqu n y i e 1tme r

r q i e sl n t fdg tl i e n 0, t e r i l n e u r ls e gh o i i l r e a f t wid w h y a e s mpe a d e s lme a dh v o dr a— i h rc e a yt i e n n a eg o lt 0 mp e mec a a tL

算法耗时偏多嘲基于等比原理频率测量算法为了；减小采样信号在过零点附近所引入的误差，根据等

KEY 0RDS p we y t m; W: o rs s eme s e e;lw a s le a urm nt 0 p s t r

q e c ac lt n r a一 i u n y c l u ai; e 1 t o me

比原理采用 l周波的数据窗进行频率计算，实日J寸陛不强删；滑加权相位差分法虽能使跟踪误差小于平005H的高精度， .0 z相对误差小于0O%(阶巴特 .1以5沃思滤波器为平滑滤波器 ),但要用到希尔伯特数字滤波器和高阶巴特沃思滤波器，滤波器的要求对较高，法计算量大，算耗时较多 .不利于提高系统频率的实时性

摘要：为了提高电网频率测量的实时性，考虑系统频率变化趋势已知和未知2种情况，分别提出了2种简单实用频率实时测量方法。数学推理和仿真结果都表明，所提出的2种测频算法能实时地跟踪系统频率变化，所需的数据窗少，算法简单易于实现，具有较强的实时性。

为了提高电网频率测量的实时性，考虑系统频率变化趋势已知和未知两种情况，本文在此分别提出了2不同的频率实时测量方法。种

关键词：电力系统；频率计算；实时测量；低通滤波器

O引言 频率是电能生产、消费必须具备的质量检验指标，也是衡量电力系统运行状态的重要参数。随着电力系统F C S并网供电、 AT、虚拟仪器及数字化计量等技术的发展，对电

力系统的基波初相和基波频率漂

1系统频率变化趋势已知情况下频 率测量方法实际测量表明，电网频率，的变化频率约为 ,=20 z . H。不失一般性， 8这里假设电网电压信号的频

率按式(变化。 1 )户 5+ .s ( 0 0 02 i 2 ) n别为

移的检测精度与检测实时性提出了更高的要求f1 I。 _ 2目前求取电网瞬时频率的数字化算法主要有

() 1

设在| 3后 2J 1I i、一、一、时刻的频率瞬时采样值分}一 j j}}

■匿盈P we se Te h OO y O r Sy t m c n Ig

38

林的方等：两种简单实用的电网频率实时测量方法

_ 5+ . i(1—叽 ) 3 0 O2 n2 6 I= s S - 5+ . i(1—叽 2 0 02 n2 4= s一

图1所示给出了具体的频率跟踪效果。厂的跟踪

曲线刚开始与实际系统频率厂曲线存在一定的误差，但当低通滤波器稳定后，二者曲线基本上重合 .定稳

l5+ . i(,0 2= O 02 n2— s r

= 0 02 i(, ) 5+ .s 2 n r

后频率的跟踪误差小于0 2 z . 98 .相对误差小于 0 H00 95 .5%,精度略低于采用平滑加权相位差分法的() 2 () 3

则存在如下关系=

0 cs —毗 s ( . o( 4 2 3 i3 n

00%, .1但仍能满足工程上的需要，而且本文所给出的频率测量新算法简单。运算速度快，只需用到一个二阶巴特沃思低通滤波器，所需的数据窗少。有利于实时性的提高。I: I : I ——真实频率……

= . 0(一叽 s ( 04 s c 2 3 i叽 n由式 ( ) ( ) 2、3得一

差 -s…o (一2i -c矾 4 l n+ (= ( 1 s 叽 2… 2 )由式 ( ) 4得

!

! I ——滤波后频率

批 I∞ (ar ccos

』 )

L ( ) 5 J )

通常在过零点附近会引入一定的误差，统的传解决方法是基于等比定理，并利用整周波的采样数

,I

I'●

I-l

●-l

I

-

●

据来消除因过零点附近采样误差而对频率测量的影响，而该方法所需的数据窗较大，时性不强。然实 考虑在系统频率变化趋势

已知情况下，零点附近过采样误差对觑0量的影响主要表现为所测量到的.

() a真实与滤波后频率

中含有若干的谐波分量，以在此考虑引入一个二所阶巴特沃思低通滤波器进行滤波。设计一个采样频

率为900H。截止频率为1 z o z 0H的低通滤波器，其传递函数如式 () 6所示。酢 ) () 6

t| s

() b真实与实测频率

圈 1频翠跟踪效果嘲

其中低通滤波器的系数为n=12l 7 3 9 5 ×1 0 . 2 4 9 3 O 2 2 5 8 3 0: 0=2.2 5 6 8 1 6 5 0_ 1 4 4 9 8 6 0 5 5 ×1 5 l

2系统频率变化趋势未知时频率测量 方法21频率测量算法推导 .

n= . 1 7 3 9 5 ×1 2 12 2 4 9 3 0 2 2 5 8 3 0 6— 19 0 l 7 0 6 4 3 2 0 6 1 .9 2 0 1 2 62 . 9 7 0 8 2 3=O 9 0 1 5 5 5 5 6 43

本文所提出的算法基于基频分量，基频分量是通过对母线三相电压进行的采样经滤波器滤波提取的。设母线三相电压的余弦表达式如式 () () 8、9、(0所示。 1)

将式() 5的计算结果经低通滤波器滤波后得到,

代人式 ( ) 1得

uO= cs ) A) mo￡

() 8

产 5+ .s ( O0 i2 ) 2n

() 7

“= 0(￡÷ )己 s一『 『 )c

() 9(o 1)

根据上面的滤波器系数，可知该滤波器的数据窗长度(分子阶数+分母阶数),为6当采样率为9 0 z 0 o H时.可知该滤波器的群延时为06 67m,需的数 . s所 6据窗长度比基于傅氏算法的频率测量算法、递推最小二乘法、基于等比原理频率测量算法以及平滑加权相位差分法等测频算法所需的数据窗长度要小得多，因此实时性有了很大的提高。

(= mo￡ 1 u cs+ T ) )

…… 此处隐藏：3923字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……