【摘 要】
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新能源的大规模接入使电力系统的电力电子化程度日益加深,现代电力系统形态变化引发电力信号形态随之改变,对电力系统的实时监测能力提出了更高的要求。相量作为可以反映电力系统运行状态的电气量,是进行有效保护和控制的前提,但故障电流信号中往往含有衰减直流分量（Decaying DC Component,DDC）,其非周期性使得目前广泛应用的基于离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transfo
【基金项目】
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山东省自然科学基金（ZR2021QE133）； 国家自然科学基金（52107109）； 山东省自然科学基金（ZR2021QE145）；
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新能源的大规模接入使电力系统的电力电子化程度日益加深,现代电力系统形态变化引发电力信号形态随之改变,对电力系统的实时监测能力提出了更高的要求。相量作为可以反映电力系统运行状态的电气量,是进行有效保护和控制的前提,但故障电流信号中往往含有衰减直流分量（Decaying DC Component,DDC）,其非周期性使得目前广泛应用的基于离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform,DFT）的相量测量算法精度大大降低。现有的改进算法难以同时满足对不同DDC的适应性、低计算负荷和对多种干扰因素的鲁棒性。为此,本文针对不同应用场景对DDC处理速度和精度的要求,研究适用于电力系统保护和监测的抗DDC干扰的相量测量算法以及适用于离线分析的DDC参数估计方案。主要工作如下:1、针对电力系统保护对相量测量快速且抗DDC干扰的要求,提出了一种适用于保护装置的输入信号长度为1个基频周期的抗DDC相量测量算法,基于1个基频周期内的多个半波DFT结果估计DDC在相量测量中造成的误差。为增强所提算法的实用性,利用半波对称原理预处理待测信号中的偶数次谐波并基于DFT的数学性质避免了 4次半波DFT运算。通过仿真算例验证了所提算法对DDC和噪声具有较强的鲁棒性且计算量不会造成负担。2、针对电力系统监测对相量测量高精度的要求,提出了一种适用于监测装置的输入信号长度为1.5个基频周期的抗DDC相量测量算法,基于1.5个基频周期内对待测信号的多个时域积分结果估计DDC参数,由此可估计并去除DDC在相量测量结果中造成的误差。所提DDC参数估计算法独立于相量测量算法,在仅需辨识DDC的场景中不需要进行DFT且便于移植。通过仿真算例验证了所提算法对DDC、噪声、谐波和间谐波均具有较强的鲁棒性且计算量低。3、针对离线分析对各种不利工况下DDC参数估计精度尽可能高的要求,提出了一种适用于离线分析的计及多重干扰因素的DDC参数估计方案,通过DDC参数估计模块和正弦分量提取模块的相互迭代从待测信号中提取DDC参数。针对各模块具体选择的算法、迭代次数以及数据窗长展开分析,为工程实际中方案的具体实现提供了理论依据。给出了一种可选的实现方法,并通过仿真信号验证了所提方案的有效性。
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