黄 纯, 刘洁波, 江亚群, 汤 涛, 谢 兴

(湖南大学电气与信息工程学院, 湖南省长沙市 410082)

0 引言

同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)是电网广域测量系统[1-2]及广域保护系统[3-4]的核心,相量估计算法的测量精度及动态响应速度对于电力系统状态估计[5]、安全分析与稳定控制[6-7]等至关重要。离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)是目前应用最为广泛的相量估计算法,在静态条件下具有良好的测量精度[7]。针对信号基波分量的时变性会导致DFT测量精度严重下降的问题,国内外学者提出了较多的DFT改进算法[8-9]。然而,当电力系统发生故障时,故障电流中不仅基波分量具有时变性,还可能包含衰减直流分量,衰减直流分量会严重影响相量估计算法的测量精度及动态响应速度。因此,有必要研究能抑制衰减直流分量影响且对时变信号有较强的跟踪能力的相量估计算法。

目前,含有衰减直流分量的相量测量算法可以分为两类。一类无需估计衰减直流分量。文献[10]利用有限长单位冲击响应(finite impulse response,FIR)滤波器来抑制衰减直流分量,但只有当滤波器的时间常数与衰减直流分量的时间常数相等时才具有较好的滤波效果。文献[11]提出了一种改进的全波傅里叶算法,利用1个工频周期和2个额外采样点构成的连续3个数据窗的全波傅里叶变换结果,修正全波傅里叶变换的基波参数估计结果,能有效抑制衰减直流分量的不良影响,但没有考虑基波频率偏移的影响。另一类需要先估计衰减直流分量。文献[12]为抑制衰减直流的影响先利用直流滤波器估计衰减直流分量,再用基波滤波器估计基波相量,该方法时延较短,但计算量大。……