[发明专利]一种用于PMU测试的高精度校准器相量计算方法

说明书

本发明公开了一种用于PMU测试的高精度校准器相量计算方法，该计算方法包括：设计宽通带的增强DFT滤波器，求得静动态信号的初始相量；根据带外测试信号和相角调制信号相量的不同特点，对带外测试信号用低通滤波器对初始相量进行滤波，对相角调制信号用低通滤波器对初始相量的幅值和相角分别进行滤波。通过采用本发明公开的方法，在输入为静动态信号时，其相量量测精度高于标准规定的误差标准10倍以上，为PMU的测试提供误差分析的基准值，可用于PMU的测试。

技术领域

本发明属于同步相量测量技术与同步测量装置测试技术领域，尤其涉及一种用于PMU测试的高精度校准器相量计算方法。

背景技术

随着新能源、柔性直流输电和主动负荷的快速发展，电力系统变得越来越复杂。同步相量测量装置(Phasor measurement units,PMUs)因其同步性和快速性已成为监测电力系统复杂行为的有效工具。PMU已广泛安装在主网中，部分PMU也安装在配网中。量测数据的可靠性决定着应用的有效性，例如状态估计、故障定位和扰动辨识。因此，在安装PMU前对其进行测试和校准以确保测量精度是很有必要的。

目前，有两种PMU测试系统得到广泛应用。一种是基于高精度信号源的测试系统，在该测试系统中，信号源根据PMU测试标准发出与GPS同步的各种稳态和动态信号。信号源的同步精度和在不同电压和电流等级下的输出精度必须足够高，以保证测试结果的可靠性。但是，设计一种高精度的信号源是非常困难的，只有几个厂家能够研发此类装置，例如OMICRON、DOBLE和PONOVO。因此，这种类型的信号源是非常昂贵的。此外，信号源在某些动态条件下难以保证信号精度。

另一种PMU测试系统是基于高精度校准器的。在该测试系统中，信号源同时把测试系统发送给校准器和待测PMU，把校准器的测量结果作为参考值以得到待测PMU的测量性能，因此，对信号源的要求比高精度信号源的测试系统低。但是，校准器精度必须高于标准要求10倍以确保测试结果的可靠性。

校准器精度是由硬件和计算方法共同决定的。校准器硬件由采集模块、同步模块和处理器模块组成的，其中，采集模块和同步模块决定同步采样的精度，因此，需要使用高性能的板卡，其精度可通过严格的测试与校准得以保证。校准器计算方法的复杂度决定着处理器模块的选择，校准器计算方法的计算负担必须足够低以降低校准系统的研发成本，从而有利于其应用，此时，一个低成本的处理器能够用于研发校准器。此外，校准器计算方法的计算精度需足够高以满足标准要求。因此，亟需提出一种低计算复杂度和高精度的相量计算方法用于PMU校准。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于PMU测试的高精度校准器相量，该计算方法在各种静动态条件下的相量量测精度高于国标规定的误差标准10倍以上，可为同步测量装置的测试提供误差分析的基准值。

一种用于PMU测试的高精度校准器相量计算方法，包括：

步骤1、设计宽通带的增强DFT滤波器，求得静动态信号的初始相量；

步骤2、基于所述初始相量，识别出带外测试信号和非带外测试信号；

步骤3、用低通滤波器对所述识别出的带外测试信号的初始相量进行滤波；用低通滤波器对相角调制信号的初始相量的幅值和相角分别进行滤波。

进一步，根据加窗DFT计算方法的频谱特性，分析传统DFT计算方法在动态条件下的测量误差，基于测量误差得到DFT滤波器的滤波特性要求，并根据此要求设计出增强DFT滤波器。

进一步，DFT滤波器的滤波特性要求为：在45Hz～55Hz通带范围内的增益应接近1，在-55Hz～-45Hz阻带范围内的增益应接近0。

优选地，利用等波纹设计法设计宽通带的增强DFT滤波器的窗系数。

进一步，根据带外测试信号和非带外测试信号的相量频带范围不同的特点，利用FFT分析初始相量得到频谱特性以确定信号类型。