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提高接地電阻測試儀的措施
提高接地電阻測試儀的措施,在電力系統(tǒng)的保護(hù)和控制中經(jīng)常需要由電氣測量量計(jì)算工頻量及其他周期分量和非周期分量,這些計(jì)算量的精度直接影響后續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)分析和控制效果的優(yōu)劣。通常,采用*小二乘法或傅氏算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算。理論上,*小二乘法比較適用于線性系統(tǒng),特別適合于所有觀察結(jié)果置信度相同的情況。但是,在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生變動(dòng)時(shí),卻不能被看作是一個(gè)線性系統(tǒng),因此這種方法的濾波特性較差,計(jì)算精度很難保證。文獻(xiàn)通過遞推或遞歸*小二乘法減少計(jì)算量,但是計(jì)算精度沒有提高。提出了一種*佳權(quán)重*小二乘法,但并未提高計(jì)算精度,而且還增大了計(jì)算量。傅氏算法的濾波特性好,但所需數(shù)據(jù)窗長,不僅受非周期分量影響,其計(jì)算諧波分量的精度也較差。提出一種改進(jìn)算法對(duì)衰減直流分量進(jìn)行補(bǔ)償,理論上可以消除直流分量對(duì)基波及各次諧波幅值和相位的影響,但是實(shí)際電氣測量量必然存在一定誤差,因此該算法計(jì)算結(jié)果仍有較大誤差。針對(duì)此問題,上海來揚(yáng)科技有限公司專業(yè)人士提出的*佳平方逼近算法,這種方法不但能夠同時(shí)計(jì)算出電流、電壓模型中的基波和各次諧波幅值及相角,而且在具有較高計(jì)算精度的前提下,通過改進(jìn)*佳平方逼近算法,減少了計(jì)算量、提高了計(jì)算速度,使其與*小二乘法計(jì)算速度相當(dāng)。該算法可以在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。
2仿真分析
2.1數(shù)學(xué)仿真
根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn),本文對(duì)系統(tǒng)含有低頻分量和不含低頻分量的2種情況分別進(jìn)行了仿真分析。以電流分析為例,首先建立含有衰減直流分量及非整倍數(shù)頻率分量的仿真模型。
對(duì)于電力系統(tǒng)繼電保護(hù),2次諧波主要應(yīng)用于變壓器差動(dòng)保護(hù),3次諧波能應(yīng)用于定子接地等電機(jī)保護(hù),5次諧波能應(yīng)用于小電流接地選相,其他高次諧波在電力系統(tǒng)中還沒有明確的應(yīng)用。所以一般計(jì)算到5次諧波就能滿足當(dāng)前繼電保護(hù)的需要。
原始波形和本算法計(jì)算出的基波到5次諧波及直流分量幅值變化的波形可以看出,即使在有高次諧波和衰減的直流分量及噪聲的影響下,對(duì)各次諧波幅值的計(jì)算依然準(zhǔn)確,其中本算法計(jì)算出的基波誤差不超過0.2%,2次諧波誤差不超過0.897%,3次諧波誤差不超過0.964%,4次諧波誤差不超過4.25%,5次諧波誤差不超過0.223%,直流分量誤差不超過9.7%。而在相同情況下,用*小二乘法計(jì)算出的基波*大誤差為1.604%,2次諧波的*大誤差為4.35%,3次諧波的*大誤差為5.45%,4次諧波的*大誤差為21.3%,5次諧波的*大誤差為5.67%,并且其計(jì)算出的直流分量振蕩。
當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生低頻擾動(dòng)時(shí),建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)仿真模型。
原始波形和通過本算法計(jì)算出的基波到5次諧波幅值變化波形。提高接地電阻測試儀的措施,計(jì)算出的基波誤差不超過2.102%,2次諧波誤差*大不超過4.83%,3次諧波和5次諧波*大誤差不超過6.4%。
而在相同情況下,用*小二乘法計(jì)算出的基波誤差為2.244%,2次諧波誤差為5.52%,3次諧波和5次諧波*大誤差為6.5%?;ǖ?次諧波幅值變化波形可見,即使還有較大低頻分量,本算法計(jì)算出來的基波,2次、3次和5次諧波的誤差也不是太大,比傅氏算法精度高,與*小二乘法相當(dāng),但是比*小二乘法穩(wěn)定性高,滿足電力系統(tǒng)分析的要求。在CPU使用AthlonXP2500+(主頻1833MHz),并在Matlab7.0中進(jìn)行計(jì)算的情況下,*小二乘算法所需時(shí)間為0.2587ms;用本算法進(jìn)行計(jì)算時(shí),所需時(shí)間0.2641ms??梢姡舅惴ㄔ谔岣吡擞?jì)算精度的情況下,運(yùn)算時(shí)間與*小二乘算法相差不大。
通過上述數(shù)學(xué)仿真模型驗(yàn)證了本算法在含有高次諧波和非周期分量情況下,依然能夠準(zhǔn)確計(jì)算出基波和各次諧波的量值,而且計(jì)算精度受低頻分量大小影響比較小,穩(wěn)定性高。
如何提高信號(hào)分析的**指數(shù)
3.2暫態(tài)仿真通過電磁暫態(tài)仿真程序ATP(AlternativeTran-sientsProgram)對(duì)輸電線路三相接地故障進(jìn)行仿真分析。提高接地電阻測試儀的措施,其中,采樣頻率為2kHz,0.04s發(fā)生三相接地故障。仿U1,U2為電源;M,N為母線)。
當(dāng)發(fā)生三相金屬性故障時(shí),通過本算法對(duì)采集到的A相電流數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,分析其基波和各次諧波幅值,圖6當(dāng)接地電阻為100Ω時(shí),通過本算法對(duì)采集到的A相電流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計(jì)算其基波和各次諧波幅值,0.03 ̄0.07sA相電流波形及本算法計(jì)算所得基波至5次諧波幅值變化波形可見,故障20ms后,本算法計(jì)算出電流基波的誤差為0.1468%。而*小二乘法計(jì)算出電流基波的誤差為1.0427%。
故障20ms后,本算法計(jì)算出電流基波的誤差為0.7956%,而*小二乘法計(jì)算出電流基波的誤差為1.3769%。
由此可見,在1個(gè)周期后,本算法能準(zhǔn)確計(jì)算出基波的幅值,完全能滿足保護(hù)測距和故障定位的要求。
3結(jié)語
通過不同數(shù)學(xué)仿真及對(duì)各種故障類型下ATP仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明,本文所提出的改進(jìn)*佳平方逼近算法能夠準(zhǔn)確、快速地計(jì)算出測量量中的周期分量。相對(duì)于*小二乘算法,本算法計(jì)算精度高、穩(wěn)定性好;相對(duì)于傅氏算法,本算法能準(zhǔn)確提取各次諧波分量,而且計(jì)算精度受非周期分量大小的影響很小,因此應(yīng)用此方法能夠有效提高對(duì)電力系統(tǒng)測量信號(hào)分析的精度。
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