舰船电力系统同步相量动态测量研究

针对舰船电力系统同步相量测量的异地测点对时GPS受限的情况。本课题将实现频率同步和时间同步的PTP网络时间同步协议应用到电力系统的同步相量测量的异地对时中，分析影响异地对时精度的各种因素进行，寻找其一般的规律和表达式，构建晶振补偿算法和时间偏移滤波的同步改进算法。针对稳定运行及小扰动状况下相量测量，分析其现有的主要同步采样算法的不足，构建一种采用准同步采样、线性插值法获取采样间隔内的虚拟计算相量的新方法。针对舰船电力系统区域多机并联以及随机干扰的特点，分析多频迭加状态下的频率测量，统计其频率分布特性，分析其消除指定干扰分量保留目标信号分量的方法，推导出特点信号频率的一般表达式，从而指导同步相量测量位置的选择。分析输入信号中随机干扰对频率跟踪的影响，获得关于频率随机扰动分量的一般性结论，分析频率随机扰动方差与输入噪声方差之间存在的关系，并推导其关系表达式和工程计算方法。

舰船能量管理系统随着舰船综合电力技术的发展而趋于集成化、复杂化，电力系统运行状态的获取地位也由基础性上升到了关键性，进而对底层电力参数的时间精确度要求更为严格。随着船舶综合电力技术的不断发展，船舶电力系统稳定运行需要通过分布式系统来获得深层次的能量调度及动态监控。.从电网结构和用电负荷特性分析，舰船独立电网中发电机容量较小，与用电负荷之间的距离较近，导致用电负荷对系统的影响较大。雷达、导航等非线性负载以及变频装置等大量电力电子设备的相对集中使用，使得电网的电压波形发生畸变，引起严重的时变谐波和间谐波问题，对舰船电网的供电质量造成严重污染，这对基于PMU的实时电能质量数据监测提出了新的更高的要求。.必须加快改进舰船电力监控系统动态相量测量的精度，加快动态相量测量技术在舰船电力系统中的应用步伐，为舰船综合电力设备良好运行做好充足的准备。加快舰船电力系统同步相量测量的研究，加快时钟同步精度的改进提高，对于改善独立的舰船电网供电系统的供电质量和工作稳定性具有非常重大的意义。.对精确时钟同步协议IEEE1588进行了深入的分析和研究，将动态相量测量的实际同精确时钟协议进行结合，分析完成动态相量测量的可行性。 .对电力系统动态测量技术进行了理论研究和算法分析。通过对几种相量测量方法：基于频率估计的自适应数据窗长度算法，基于插值的误差补偿算法，进行了深入的研究，仿真验证了所提相量测量算法的可行性。.通过对IEEE1588同步模型进行分析，从模型本身存在的问题进行了一定的改进，使得同步精度在同样的同步条件下得到一定的改善。.对同步相量测量中模拟量输入进行了重点研究，主要介绍模拟信号的前端调理同后期处理的关系。.对同步相量测量进行软件的UML建模，所设计的船舶电力系统同步相量测量单元时钟同步方案采用了分布式体系结构，将舰船电力系统划分为若干个同步域，每个同步域由互为备份的两个NMC和若干SPMU构成。同步域在物理上以布设若干个SPMU的舰船供配电区域的形式存在。.对精确时钟同步通信协议进行了研究，制定了合适的同步同步通信协议。保证通信数据包无丢失，准确交互。.对以上所提及的动态相量测量方案进行技术研究，完成硬件验证，并通过实验完成了同步精度的验证。通过Matlab仿真、即时性测试、统计性数据测试，完成了舰船电力系统同步相量动态测量的相关研究，验证了所提出的系统实现方