随着大规模新能源的接入，电力系统电气量越来越多呈现出宽频域、变化快、噪声高等复杂特性，可能进一步引起新的电网安全稳定问题，如次同步振荡、频率稳定等问题。电网对新能源场站亦提出了扰动后需提供惯量支撑与频率控制的要求，这都对新能源场站内同步实时监测提出了新的需求。然而，传统电气量相量算法多采用二阶甚至三阶模型拟合相量的动态变化过程，其可准确测量的最高带宽在5Hz左右。但新能源场站电气量在一定频域内多分量叠加合成的相量变化速度快。上述模型无法准确表示宽频域合成相量的快速变化过程导致测量误差大，无法准确监测新能源场站动态过程。

针对这一问题，毕天姝教授课题组突破用模型拟合电气量动态变化的思路，提出了基于多频率分量合成的新型相量定义与模型，拓宽并明确相量测量的频域范围，把相量复杂的动态变化现象看作一个由多个频率分量在频域上的静态叠加，建立不同应用场景下相量测量的带宽、精度要求与复带通滤波器的通、阻带增益之间关系的数学模型，将对相量算法的要求转化为对复带通滤波器滤波特性的要求，提出了基于复带通滤波器相量算法的设计方法。进一步，研制了新能源场站同步测量装置，可安装与风机塔筒内，测量带宽由传统同步相量测量装置（Phasor measurement unit, PMU）的45Hz到55Hz拓展到20Hz到80Hz。

图1  新能源场站同步相量算法框架

2021年5月，该研究成果以“一种适用于不同应用需求的通用同步相量测量算法的设计方法（A General Design Method for Phasor Estimation in Different Applications）”为题发表在国际电气工程领域权威期刊《IEEE Transactions on Smart Grid》上。该论文第一作者为华北电力大学电气与电子工程学院学院博士生许苏迪，通讯作者是华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室刘灏，华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室是论文唯一通讯单位。

该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助，并于2021年初与三峡集团签订了《并网友好型风光储场站群智慧联合调控运维关键技术研究》项目，拟在乌兰察布建设的风电场的400台风机内安装研制的新能源同步测量装置。