基于GPS的功角测量及同步相量在电力系统中的应用研究(3)

文献[8]则提出利用转子位置检测器和发电机功角转速测量装置来直接获得系统功角和转速，进而监视系统稳定性。其中位置检测器由同轴装的3个圆盘组成，即发光盘、遮挡盘、光敏盘。光敏盘固定在定子上，遮挡盘与转子为弹性连接并同轴旋转。发光盘上装有发光二极管，光敏盘上装有光敏三极管，遮挡盘上有一个圆孔，当转子带动遮挡盘旋转后，光敏三极管收到光信号的变化，呈导通和截止两个状态。文献[9]也提出用发电机调速系统来直接测量发电机功角，是利用转速测量装置经分频得到与Eq向量的频率始终保持一致的正弦波，通过一定的算法与系统电压比相，再对所得相角预校正求出发电机的功角。

文献[10]提出了两种直接测量功角的方法：传送波形的测量方法和利用同步时钟的测量方法，并对两种测量方法精度和误差进行了分析。前者对通道的质量要求很高，要求调制解调器和传输通道在传送过程中不发生波形失真。另外收端必须对对方传送过来的波形进行时延和相移补偿，而由于气候、环境等因素的影响，时延和相移测量结果往往不很准确，这就严重地影响了功角测量的精度。如果利用两个精度很高的同步时钟即可避免上述问题。

文献[11]介绍了一种同步发电机功角的高精度测量方法。这种方法采用转子位置传感装置和误差软件补偿技术，并利用GPS高精度授时信号实现异地信息同步采集。用转子位置信号代替空载电势参与相位比较。转子位置信号通过装设转子位置传感装置获得。发电机功角可以通过测量转子位置信号与发电机端电压信号的相位差得到，其值等于空载时的相位差减去负载时的相位差。并对测量误差的来源、性质及其软件补偿技术作了描述。

2、同步相量的应用

随着基于同步技术的电网相角监测系统的采用，实时精确测量系统中各关键点的电压电流相量， 使得人们能实时地看到系统的状态，从而在电力系统中利用GPS同步相量实施相量控制这一电力系统稳定控制最直接的方法成为可能。

相角测量可望在电力系统的状态估计、静态稳定的监视、暂态稳定的预测及控制和自适应失步保护方面发挥其作用[2,12,13]：

1) 应用PMU在电力系统做了很多试验研究，如短路试验[14]、切机试验和甩负荷试验、发电机失磁试验[15]、线路的开断试验[16]等。通过PMU做的这些试验，使人们首次看到了系统的动态行为，认识到了以往所没有的现象和规律。对于动态电力系统建立的系统元件数学模型难以通过现场试验进行验证，数学模型的参数也很难准确确定，从而影响了数字仿真的精度和数学模型的适用范围。基于PMU的同步相量提供了一种验证数学模型和对其进行参数估计的基础。并能应用于系统负荷模型的建立，系统等值等方面。

2)系统的状态估计是一种数学方法，通常状态估计是解系统的特征非线性方程求解，确定系统的稳定性，然而其计算时间比较长，难以在暂态过程中得到应用。若系统在所有节点安置相角测量装置，它对电压相量的状态估计是一个线性估计或状态确定；若系统在部分节点安置相角测量装置并使系统可观察时，它对电压相量的状态估计是一个线性估计。因此将同步相量值加入到现有的状态估计中，可提高状态估计的精度，做到实时运行。

文献[17]归纳了由同步正序电压空间矢量族出发，网络的状态估计只需解线性代数方程，系统的动态状态估计便可方便地实现。文献[18]提出了称之为使潮流方程直接可解的PMU配置方案。通过讨论电压型PMU的配置，目标是使潮流方程直接可解。电力系统结构的高度的稀疏性，因此有可能通过对部分节点适当配置PMU，即适当安排节点类型中PQVΘ节点和PVΘ节点的数量和分布，可使潮流方程按一定顺序形成一种可解结构，形成一种非迭代的直接求解潮流方程的方案，进而可以获得全部节点的电压相量。并定量地分析引入PMU以后对状态估计精度的改善程度。(责任编辑：admin)