电力系统故障录波器算法探讨【精品】.doc

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1、电力系统故障录波器算法探讨【关键词】算法，探讨，器，录波，故障，电力系统，在故障录波器屮要计算观测点的正负序电压，电流，以便根据正序电压，电流的突变量来启动录波。通过傅氏算法可分别计算观测点三相电压，电流相量值，根据以下算法可计算出序量值。I*II*2P3=131aa21a2al11X1*al*bl*c(2.2-1)式屮，算子a=ejt2Ji,a2二ejt4Ji,T-1,T-2,T-3分别为a相电流正，负，零序分量。通过计算可得it=13ia(k)-12ib(k)+ic(k)-32sin2JiNib(kT)-ic(k-0(2.2-1)上式就是离散采样形

2、式的正序电流值，式屮的各常数系数项可先求出。同样可得负序电流瞬吋值和零序电流瞬吋值。采用这种算法可以得到任意时刻序分量的瞬吋值。2.3频率计算2.3.1频率测量的算法频率测量的算法很多，典型的有周期法、基于样本值解析法、离散卡尔曼滤波算法、快速傅立叶变换(FFT)类算法等。2.3.2基于FFT的测频算法设系统电压信号为：u(t)=Ucos(2Jift+a0)(2.3~1)其屮f为系统实际频率。若系统额定频率设为f0，那么有：u(t)二Ucos[2Jif0t+9(t)](2.3-2)其屮0(t)=2uft+a0(2.3-3)对信号采集前首先经过模拟低通滤

3、波器进行抗混叠滤波。每个周波采集点数尸12&采样频率就等于6400HZo第k个采样点的值为：其FFT得到实部和虚部分别记作UR和UI通过测量相量幅角的变化来实时测量频率。9(t)=arctgUIUR(2.3-5)对(3)式两边求导,得到：d0(t)dt=2nf(2.3-6)所以频率的计算公式为：f二f0+f二f0+12Jid0(t)dt=f0+12Ji()m+n(t)-0m(t)T0(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

4、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UR二KRUcos9UT二KTUsin6只有当KR=KT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。血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=lfT来确定所需采样点数N,其小T为固定的采样间隔。对其屮的任何一频率，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牛故障吋，电压、电流信号屮除基频分量外，通常还包含有衰减直流分量以及各

5、种谐波分量。对电网屮的谐波含量进行实吋测量，确切掌握电网小谐波的实际状况，对于防止谐波危害，维护电网的安全运行是十分必要的。屯力系统的谐波分析，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屮,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ak,bk。FFT是利用DFT系数e-j2unk/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

6、DFTck=2N

7、X(k)

8、=a2k+b2k其屮：Ok=arg(X(k))=-akbk(2.4-1)将ck代入到公式x(t)二c0+S°°n=lckcos(klt+①k)(2.4-2)其屮c0=a0二IT1/10+TItOx(t)dt表示直流分量，ck为k次谐波的幅值,ck/2为k次谐波的有效值。当输入电压(电流)信号时，算出ck和①k分别对应着电压(电流)的k次谐波的幅值Uk(Ik)，和k次谐波的相位①uk(

9、cos(Ouk-①ik)Qk=UkTksin(Ouk-Oik)Sk=UkTk=P2k+Q2k(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耍表现在算法的虚部，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表示从故障起始吋刻开始第k个采样点，数据窗为[k-XP2+l,k-NP2+2,…,k],若计算基波分量，则令门二1,用半波傅氏算法求

10、出实部IRe(k)oan=4NENP2k=likcosnk2nNbn=4NSNP2k=liks