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电力系统同步相量测量技术的研究

作　者: 胡绍谦
导　师: 王晓茹
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电力系统 稳定控制 PMU GPS DFT算法
分类号: TM933
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 443次
引　用: 10次
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内容摘要


随着我国电力系统发展和大区电网互联，电网的安全稳定控制越来越重要。电力系统同步相量测量使得电力系统动态可观测，弥补了现有监测手段如SCADA系统和故障录波系统的不足。同步相量测量技术为电力系统实时安全稳定评估，以及相应的安全稳定控制建立了基础，将提高系统的安全稳定控制水平。 论文旨在研究同步相量测量系统的关键技术。文中展望了同步相量测量技术在电力系统中监测、保护与控制中的应用；总结了同步相量测量装置PMU—Phasor Measurement Unit的基本结构和算法原理；研究实现了一个同步相量测量装置；分析了影响同步相量测量装置精度的各种误差来源；研究了同步相量测量系统的通信。 本文设计的同步相量测量装置采用GPS发出的秒脉冲作为全网同步的参考时钟。设计了一个电路板通过接收GPS信号来产生高精度的同步采样脉冲，用以控制A／D采样。采用DSP对A／D采样值进行DFT运算实现同步相量测量。初步试验结果表明，同步的误差可以满足电力系统稳定分析的要求。 论文根据电力系统同步相量测量标准IEEE1344，分析了同步相量测量PMU的数据特点和实时控制其对通信的特殊要求：分析了传统电力监控通信系统和通信标准；总结了国内外关于PMU的通信方式；提出了PMU在新的变电站体系中的基本通信结构，并设计了通信CPU与以太网控制器的硬件接口。 作为同步相量测量技术在保护中的应用，论文最后，利用同步相量测量技术，设计了一个基于GPS时钟同步的数字电流差动保护方案。

全文目录


第1章 绪论  8-17
  1.1 引言  8-9
  1.2 同步相量测量技术的发展与研究现状  9-16
    1.2.1 相角测量与时钟同步  9-12
    1.2.2 基于GPS的同步相量测量技术  12-16
  1.3 本文主要工作  16-17
第2章 同步相量测量技术原理及应用  17-30
  2.1 同步相量测量系统  17-18
  2.2 全球定位系统(GPS)  18-19
  2.3 功角与电力系统稳定关系  19-21
  2.4 同步相量测量的原理  21-25
    2.4.1 相位测量  21-23
    2.4.2 发电机功角测量  23-25
  2.5 同步相量测量技术的应用  25-30
    2.5.1 电力系统元件动态数学模型的校核  25-26
    2.5.2 动态实时监测与控制  26-27
    2.5.3 状态估计  27-28
    2.5.4 系统失步保护  28
    2.5.5 输电线路数字电流差动保护  28-30
第3章 同步相量测量装置PMU的设计与实现  30-53
  3.1 引言  30
  3.2 硬件原理结构  30-31
  3.3 GPS授时信息处理  31-35
    3.3.1 秒脉冲1PPS  32-33
    3.3.2 标准时间数据的提取  33-35
  3.4 同步采样脉冲的产生  35-38
    3.4.1 采样脉冲发生板的硬件设计  36
    3.4.2 板内守时钟的软件设计  36-38
  3.5 交流采样算法与频率跟踪  38-41
    3.5.1 交流采样算法  38
    3.5.2 频率波动对测量的影响  38-40
    3.5.3 频率跟踪方法  40-41
  3.6 同步采样脉冲控制交流采样  41-46
    3.6.1 测量DSP的选择  41-43
    3.6.2 ADC的选择  43-45
    3.6.3 同步采样脉冲与测量单元的接口  45-46
  3.7 软件设计  46-48
  3.8 同步相量测量装置试验  48-50
    3.8.1 同步采样脉冲试验  48-49
    3.8.2 同步相量幅值与相位的测量试验  49-50
  3.9 同步相量测量装置的误差来源分析  50-53
    3.9.1 同步脉冲系统误差分析  50-51
    3.9.2 信号传输与测量系统误差分析  51-53
第4章 同步相量测量装置的通信研究  53-62
  4.1 电力系统监控的通信系统  53-54
  4.2 IEEE关于同步相量数据通信的协议  54-56
  4.3 同步相量测量的数据特点  56
  4.4 本PMU的通信接口  56-62
    4.4.1 本PMU的通信接口  56-58
    4.4.2 以太网控制器RTL8019AS工作原理  58-59
    4.4.3 通信接口与程序设计  59-62
第5章 基于同步相量测量技术的输电线路数字电流差动保护方案设计  62-70
  5.1 数字电流差动保护  62-66
    5.1.1 差动保护原理  62-64
    5.1.2 差动保护判据  64-66
  5.2 基于同步相量测量技术的数字电流差动保护方案设计  66-70
    5.2.1 差动保护的同步  66-67
    5.2.2 设计方案  67-69
    5.2.3 通信方式  69-70
结论  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-78
附录  78-79
攻读硕士学位期间发表的论文  79

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 电数量的测量及仪表
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