电力系统故障录波器算法探讨论文.docVIP

　　电力系统故障录波器算法探讨论文 .freel+n(t)-θm(t)T0(2.3-7) 高次谐波的存在并没有影响到测量的精确性,FFT类算法对谐波分量具有较强的抑制作用。 这种算法的误差来源主要是角度的计算,因为只有在额定频率时,傅氏计算的实部和虚部的频率响应才完全一致,故其实部和虚部主应该引入一个系数 UR=KRUcosθ UI=KIUsinθ 只有当KR=KI时才可以用上面的方法算出准确的角度,继而准确地算出频率。而实际的系统频率和额定频率是一不致的,这样最终计算出来的频率会带来误差。我们可采用逐步迭代的方法来逼近系统的实际频率。 采用这种方式进行计算时,用式N=1fT来确定所需采样点数N,其中T为固定的采样间隔。对其中的任何一频率,总能找出一个最适合的计算傅氏滤波系数所需的整数,用于下一次的迭代计算。 2.4谐波分析算法 电力系统发生故障时,电压、电流信号中除基频分量外,通常还包含有衰减直流分量以及各种谐波分量。对电网中的谐波含量进行实时测量,确切掌握电网中谐波的实际状况,对于防止谐波危害,维护电网的安全运行是十分必要的。电力系统的谐波分析,通常都是通过快速傅立叶变换(FFT)实现的。 2.4.1基于FFT的傅里叶算法的实现 在傅里叶算法中,计算很不方便,特别是当需要计算的谐波次数很高时,就会造成很大的计算量.为了克服这些缺点,可以利用傅里叶级数和离散傅里叶变换的关系通过FFT来计算ak,bk。FFT是利用DFT系数e-j2πnk/N的对称性,周期性和可约性等性质将长序列的DFT分解为若干个短序列的DFT的计算,然后再按一定规则将其合并,从而得到整个的DFT ck=2N|X(k)|=a2k+b2k 其中:Φk=arg(X(k))=-akbk(2.4-1) 将ck代入到公式 x(t)=c0+∑∞n=1ckcos(k1t+Φk)(2.4-2) 其中c0=a0=1T1∫t0+T1t0x(t)dt表示直流分量,ck为k次谐波的幅值,ck/2为k次谐波的有效值。 当输入电压(电流)信号时,算出ck和Φk分别对应着电压(电流)的k次谐波的幅值Uk(Ik),和k次谐波的相位Φuk(Φik),由此可计算出电压(电流)的k次谐波的有效值。 在此基础上还可以计算出k次谐波的有功功率Pk,无功功率Qk,视在功率Sk。 Pk=UkIkcos(Φuk-Φik) Qk=UkIksin(Φuk-Φik) Sk=UkIk=P2k+Q2k(2.4-3) 2.4.2改进算法综述 通过对半波傅氏算法的频谱分析和不同衰减直流分量参数计算,得出结论:衰减直流分量对半波傅氏算法滤波性能的影响主要表现在算法的虚部,而算法的实部能有效地抑制衰减直流分量影响。因此只使用半波傅氏算法计算基波实部,而用Mann2Morrison算法计算基波幅值。为了全部使用故障后的采样值,取k≥NP2,k表示从故障起始时刻开始第k个采样点,数据窗为k-NP2+1,k-NP2+2,…,k,若计算基波分量,则令n=1,用半波傅氏算法求出实部IRe(k)。 an=4N∑NP2k=1ik cosnk2πN bn=4N∑NP2k=1ik sin nπ2πN(2.4-4) 而其虚部利用公式 IIm(k)=IRe(k+1)-IRe(k-1)2sin(θ)(2.4-5) 基波分量幅值I1(k)=I2Re(k)+I2Im(k)。 经类似推导可得,若所求分量为n次谐波,则在求IIm(k)中取分母为2sin(nθ)。 该算法的数据窗为半周波加一个采样点,滤波效果大于优于半波傅氏算法。值得注意的是,首先,该算法无法求出k=NP2点准确值,其次,欲求k点基波幅值,必须先计算k+1点的基波实部分量,所以有一个采样间隔的延时。 2.5故障类型与相别判别 2.5.1接地与否判别。 通常采用稳态量与故障突变量相结合的方式判别接地故障。即 (I01)∩(I02)∩(U03)判据来进行判定。 式中1、2、3为设置的定值;I0为零序电流,I0为零序电流的突变量;U0为零序电压。加入零序电压作为判断条件可防止发生相间短时路时由于电流互感器暂态过程的不平衡造成短时出现I0而引起误判断。 2.5.2单相接地判别 在我国通常采用相电流差突变量选相方法,实用化的单相接地故障选相判据如下: |I B-