同步相量測量裝置PPT學習教案

1、會計學1 同步相量測量裝置同步相量測量裝置 2 第1頁/共92頁 3 內(nèi)容介紹內(nèi)容介紹 1. 1.PMUPMU國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況 2. 2.PMUPMU主要功能主要功能 3. 3.PMUPMU工作原理工作原理 4. 4.PMUPMU關鍵技術關鍵技術 5. 5.PMUPMU應用介紹應用介紹 6. 6.PMUPMU測試介紹測試介紹 7. 7.問題討論問題討論 第2頁/共92頁 4 PMUPMU國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況 第3頁/共92頁 5 國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況 應用背景應用背景1 1： 經(jīng)濟及電力發(fā)展的需求經(jīng)濟及電力發(fā)展的需求 1) 全球經(jīng)濟一體化；能源分布和經(jīng)濟發(fā)展的不平衡;電網(wǎng) 互聯(lián)運行的巨大效

2、益使大電網(wǎng)互聯(lián)、跨國聯(lián)網(wǎng)輸電 的趨勢不斷發(fā)展。 2) 電網(wǎng)互聯(lián)產(chǎn)生電網(wǎng)穩(wěn)定運行問題日益突出,提出構建 WAMS系統(tǒng)（W Wide A Area Measurement System） 目前國內(nèi)大多數(shù)將其作為除保護安控裝置外的第三道 防線; 3) 系統(tǒng)穩(wěn)定按性質(zhì)可分為三種：功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻 率穩(wěn)定。本系統(tǒng)可為功角穩(wěn)定提供最直接的原始數(shù)據(jù)。 第4頁/共92頁 6 應用背景2：美國等西方國家的大停電 1)由于沒有有效的監(jiān)視手段,導致了美國8.14大停電 2)我國電網(wǎng)規(guī)模越來越大,需應對措施 應用背景3：世界技術的發(fā)展使得該項目成為可能 1）高速計算機及數(shù)據(jù)管理 計算機計算速度大幅度提高,商用數(shù)

3、據(jù)庫越來越成熟. 2）高精度GPS 微秒級誤差 3）高速廣域通信技術 100M以上以太網(wǎng) 4）穩(wěn)定成熟的應用算法 如EEAC算法已經(jīng)成功應用于發(fā)達國家的電力系統(tǒng)穩(wěn)定預警 . 國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況 第5頁/共92頁 7 國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況 第6頁/共92頁 8 1）高速計算機及數(shù)據(jù)管理： （1）單一計算機的計算速度大幅度提高 （2）并行計算技術 （3）數(shù)據(jù)庫管理技術（PI數(shù)據(jù)庫） （4）1G網(wǎng)絡傳輸 （5）海量存儲器 2）高精度GPS （1）GPS模塊本身的時間精度達到0.1us （2）各個廠商的守時技術達到50us/2-10小時 第7頁/共92頁 9 3）成熟的PMU技術 （1）各個廠商的P

4、MU已經(jīng)在變電站電廠廣 泛使用，并在內(nèi)電勢測量技術方面取得 很好的進展 （2）國內(nèi)的PMU性能優(yōu)于國外的PMU 4）高速廣域通信技術 100M1000M數(shù)據(jù)網(wǎng)建設成為電力公司通信 的建設目標 第8頁/共92頁 10 5）穩(wěn)定成熟的主站系統(tǒng) （1）WAMS單一系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)視 （2）基于WAMS、保護系統(tǒng)、SCADA的（動 穩(wěn)暫態(tài)）三態(tài)數(shù)據(jù)整合及故障分析（華東） （3）基于EEAC（南瑞薛禹勝）算法的在線預 防決策及控制。通過計算獲得系統(tǒng)慣性中心（ 虛擬）的參考相量，從而可計算出任何點對系 統(tǒng)慣性中心的功角，從而判斷功角穩(wěn)定并實施 在線切機切負荷（江蘇WAMAP） 第9頁/共92頁 11 6）也有

5、設想利用WAMS技術來構建廣域保護系統(tǒng) （如：美國西部電網(wǎng)繼電保護委員會提出） 第10頁/共92頁 12 Rochestor （TR-2000） Macrodyne （1690） SEL （SEL-421） Arbiter Systems （1133A） ABB （RES521） 電科院 （ADX3000PAC-2000 ） 四方 （CSS-200） 南瑞 （SMU-1） 國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況 第11頁/共92頁 13 p 功能實現(xiàn)方式 相量測量+故障錄波（多） 相量測量+電能質(zhì)量（多） 相量測量+繼電保護（多) 相量測量+RTU （少） p 硬件設計方式 嵌入式采集（可靠性高）（多） 計算機

6、插板（可靠性受制于計算機及WIN軟件）（少） p 通信實現(xiàn)方式 RS232 (少） 10/100M以太網(wǎng)（多） 國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況 第12頁/共92頁 14 國外 國內(nèi) 開關分辨率0.1ms 0.1ms 模擬精度 0.1% 0.1% A/D位數(shù) 16 16 采樣點/周 384 200 對時 GPS/1us GPS/1us 通信 10M*1 10/100M*3 功能 非單一 單一 相量刷新速度 25/S 100/S 多線路測量 1-2線路/單元 8條線路/單元 發(fā)電機鍵相測量 無 有 國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況 第13頁/共92頁 15 1、IEEE std 1344 （1995） 2、EPRI：P

7、C37.118 3、電力系統(tǒng)實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)范(送審中） 4、行業(yè)檢測標準（制定中） 國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況 第14頁/共92頁 16 PMUPMU主要功能主要功能 第15頁/共92頁 17 1、同步相量測量 (1)測量變電站每條線路三相電壓、三相電流、開 關量，通過計算獲得： a.A相電壓同步相量Ua/ua; b.B相電壓同步相量Ub/ub ； c.C相電壓同步相量Uc/uc ； d.正序電壓同步相量U1/u1 ； e.A相電流同步相量Ia/ia ； f.B相電流同步相量Ib/ib ； g.C相電流同步相量Ic/ic ； h.正序電流同步相量I1/i1 ； i.開關量 第16頁/共92頁

8、 18 (2)測量發(fā)電機機端三相電壓、三相電流、開關量、 轉軸鍵相信號，通過計算可獲得以下數(shù)據(jù)： a. 機端A相電壓同步相量Ua/ua; b. 機端B相電壓同步相量Ub/ub ； c. 機端C相電壓同步相量Uc/uc ； d. 機端正序電壓同步相量U1/u1 ； e. 機端A相電流同步相量Ia/ia ； f.機端B相電流同步相量Ib/ib ； g. 機端C相電流同步相量Ic/ic ； h. 機端正序電流同步相量I1/i1 ； i.內(nèi)電勢同步相量/(); j.發(fā)電機功角 ； k. 開關量 第17頁/共92頁 19 (3)同步測量勵磁電流礪磁電壓，用于分析機組的 礪磁特性 (4)同步AGC控制信號

9、，用于分析AGC控制響應特性 (5)獲取高精度的時間信號 第18頁/共92頁 20 2、判別并獲取事件標識 1）下列情況建立事件標識： a）頻率越限； b) 頻率變化率越限； c) 幅值越上限，包括正序電壓、正序電流、負 序電壓、負序電流、零序電壓、零序電流、 相電壓、相電流越上限等； d) 幅值越下限，包括正序電壓、相電壓越下限 等； e) 線性組合，包括線路功率振蕩等； f) 相角差，即發(fā)電機功角越限。 第19頁/共92頁 21 2）當裝置監(jiān)測到繼電保護或/和安全自動裝置跳閘 輸出信號（空接點）或接到手動記錄命令時應 建 立事件標識，以方便用戶獲取對應時段的動態(tài) 數(shù) 據(jù)。 3）當同步時鐘信

10、號丟失、異常以及同步時鐘信號 恢 復正常時，裝置應建立事件標識。 第20頁/共92頁 22 3、廣域啟動或擾動啟動錄波 (1)具備暫態(tài)錄波功能。用于記錄瞬時采樣的數(shù)據(jù)的 輸出格式符合ANSI/IEEE PC37.111-1991（ COMTRADE）的要求； (2)具有全域啟動命令的發(fā)送和接收，以記錄特定的 系統(tǒng)擾動數(shù)據(jù)； (3)可以以IEC60870-5-103或FTP的方式和主站交換定 值及故障數(shù)據(jù)； 4、就地數(shù)據(jù)管理及顯示 (1)裝置的參數(shù)當?shù)卣ǎ?(2)裝置的測量數(shù)據(jù)可以在計算機界面上顯示出來 第21頁/共92頁 23 5、同步相量數(shù)據(jù)傳輸 裝置根據(jù)通信規(guī)約將同步相量數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡荆?/p>

11、 傳輸?shù)耐ǖ栏鶕?jù)實際情況而定，如：2M10M 100M64KModem等，傳輸通信鏈路一般采用 TCP/IP。 6、與當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)交換數(shù)據(jù) 裝置提供通信接口用于和勵磁系統(tǒng)、AGC系統(tǒng)、 電廠監(jiān)控系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換。 7、數(shù)據(jù)存儲 存儲暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)；存儲實時同步相量數(shù)據(jù)（14天 ） 2.4G/(1天，48路） 第22頁/共92頁 24 同步相量及計算 PMU測量硬件 PMU測量軟件 PMU構成單元及配 置 PMU安裝及通信模 式 PMUPMU工作原理工作原理 第23頁/共92頁 25 構造一個復函數(shù)構造一個復函數(shù) )j( e2)( t ItA 對對A(t)取實部取實部i(t)tItA ) cos

12、(2)(Re 對于任意一個正弦時間函數(shù)都有唯一與其對應的復數(shù)函對于任意一個正弦時間函數(shù)都有唯一與其對應的復數(shù)函 數(shù)數(shù) ) sin(2j) cos(2tItI 無物理意義無物理意義 是一個正弦量是一個正弦量 有物理意義有物理意義 同步相量及計算 1、正弦函數(shù)與復函數(shù)、正弦函數(shù)與復函數(shù) 第24頁/共92頁 26 ) j( 2)( ) (c2 t IetAtosIi tt eIItA jj 2ee2)( j 復常復常 數(shù)數(shù) , jj 為旋轉相量為旋轉因子為相量其中 tt e IeI 2、向量相量矢量旋轉矢量旋轉相量、向量相量矢量旋轉矢量旋轉相量 =2f I 相量為唯一矢量，隨著時間 變化，相量以的速

13、度旋轉， 形成旋轉相量，但從nT0的時 間點看，相量一直不變 第25頁/共92頁 27 U 0 0U 1、如果以0為參考旋轉 矢量，則當 0時，U 旋轉相量等于靜止不動 2、但此方法定義的絕對 相量違背同步相量的定義 3、當不等于 0時，U相 量仍然旋轉 第26頁/共92頁 28 ) cos(2)(IItIti ) cos(2)(UUtUtu 相量的模表示正弦量的有效值相量的模表示正弦量的有效值 相量的幅角表示正弦量的初相位相量的幅角表示正弦量的初相位 同樣可以建立正弦電壓電流與相量的對應關系：同樣可以建立正弦電壓電流與相量的對應關系： 對應的相量為正弦量稱i(t) II ) cos(2)(I

14、ItIti 3、相量的意義及、相量的意義及U/I相量相量 第27頁/共92頁 29 1PP S t 1、以1PPS為時間參考點（0） 2、以 t= n*T0 為相量觀察點(T0=10/20/30/40/50ms) 3、角度采樣數(shù)據(jù)窗第一點nT0的角度nT0， nT0+T0) 4、每一觀察點的相量稱為同步相量 4、同步相量定義、同步相量定義 第28頁/共92頁 30 Vm t = 0 (1 PPS) Vm t = 0 (1 PPS) signa l x(t) 0度 -90度 第29頁/共92頁 31 第30頁/共92頁 32 A A PPS1 t 5、PMU與其他裝置的測量不同與其他裝置的測量不

15、同 uum UmtfCOSUU/)*2(*2* iim UmtfCOSII/)*2(*2* iumm IURTU、 iumm IURELAY、 tIUiuFR mm 、 tIUiuPMU iumm 、 第31頁/共92頁 33 tf *2 *2 dt*df d 2 )0(*2*2 dt d 2 ffdf 6、同步相量角度與、同步相量角度與 t / f 的關系的關系 第32頁/共92頁 34 fnn2/ )2()( t 0m 000000 )(222)(2 TnfkfnfkTtkTf ms U為最大值的時間點為 tm(n)，（n=,-2,-1,0,1,2,3,4,5, ） /)*2(*2*Atf

16、COSAU tf *2 當觀察點為kT0時，根據(jù)同步相量定義計算出同步相量為: 7、不同觀察點的同步相量角度、不同觀察點的同步相量角度 第33頁/共92頁 35 knknknknknknknkn 0+0/801+0/812+0/823+0/834+0/845+0/856+0/867+0/87 0+1/801+1/812+1/823+1/834+1/845+1/856+1/867+1/87 0+2/801+2/812+2/823+2/834+2/845+2/856+2/867+2/87 0+3/801+3/812+3/823+3/834+3/845+3/856+3/867+3/87 0+4/80

17、1+4/812+4/823+4/834+4/845+4/856+4/867+4/87 0+5/801+5/812+5/823+5/834+5/845+5/856+5/867+5/87 0+6/801+6/812+6/823+6/834+6/845+6/856+6/867+6/87 0+7/801+7/812+7/823+7/834+7/845+7/856+7/867+7/87 第34頁/共92頁 36 1）假設 ，則 在任何時刻永久不變 0 s0 ff 第35頁/共92頁 37 2）觀察點為3周波點(60ms) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 觀察點Kn同步相量同步相量f=f0 000 1

18、31 262 393 4124 5155 6186 7217 000 1*)3(2 Tff 000 2*)3(2 Tff 000 3*)3(2 Tff 000 4*)3(2 Tff 000 6*)3(2 Tff 000 7*)3(2 Tff 000 5*)3(2 Tff 第36頁/共92頁 38 3）觀察點為2周波點(40ms) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 觀察點Kn同步相量同步相量f=f0 000 121 242 363 484 5105 6126 7147 000 1*)2(2 Tff 000 2*)2(2 Tff 000 3*)2(2 Tff 000 4*)2(2 Tff 000

19、 5*)2(2 Tff 000 6*)2(2 Tff 000 7*)2(2 Tff 第37頁/共92頁 39 4）觀察點為整周波點(20ms) 0 000 1*)(2 Tff 000 2*)(2 Tff 000 3*)(2 Tff 000 4*)(2 Tff 000 5*)(2 Tff 000 6*)(2 Tff 000 7*)(2 Tff 0 0 0 0 0 0 0 0 觀察點kn同步相量同步相量f=f0 000 111 222 333 444 555 666 777 第38頁/共92頁 40 5）觀察點為 0.5*整周波點(10ms) 0 0 0000 )01 ( Tff 0 000 1*

20、)(2 Tff 0000 )23( Tff 000 2*)(2 Tff 0000 )45( Tff 000 3*)(2 Tff 0000 )67( Tff 觀察點kn同步相量同步相量f=f0 00/20 11/20 22/21 33/21 44/22 55/22 66/23 77/23 0 0 0 0 0 0 第39頁/共92頁 41 6）觀察點為 1/4整周波點(5ms) 0 觀察點Kn同步相量同步相量f=f0 00/40 11/40 22/40 33/40 44/41 55/41 66/41 77/41 0000 2/ )01 ( 2/ Tff 0000 )02(2/ Tff 0000 2

21、/- )03 ( 2/ Tff 0000 2/ )45(2/ Tff 0000 )46(2/ Tff 0000 )44(2/ Tff 0000 2/- )47 ( 2/ Tff 0 2/ 0 0 0 2/- 0 0 2/ 0 0 2/- 第40頁/共92頁 42 DFT DFT DFT 50 Hz 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 計計 算算 f df/dt 暫態(tài)檢測暫態(tài)檢測 正序正序 觸發(fā)標志觸發(fā)標志 實實 時時 輸輸 出出 GPS Time Receiver 0.1ms Power System Ua/Ub/U c Ia/Ib/Ic 輸入輸入 同步采樣同步采樣計算計算判別及記錄判別及記錄 數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 8、

22、相量測量及計算、相量測量及計算 Pulse 第41頁/共92頁 43 1 0 */*2*cos)( N i iNnifAn 1 0 */*2*sin)( N i iNnifBn 11 *sin*cos*)( nn tnBntnAnty 1/1 AarctgB角度 22 111/1BAIU基波 UI計算計算 第42頁/共92頁 44 內(nèi)電勢計算內(nèi)電勢計算 發(fā)電機直軸電流： 發(fā)電機交軸電流： 發(fā)電機功角： )*)(cos*()sin*( dqdqq IXXIXjIXU )sin(* IId )cos(* IId )sin*/()cos*(IXUIXarctg qq 直接測量：U、I、 已知參數(shù)：X

23、q、Xd 先計算 ：、 第43頁/共92頁 45 內(nèi)電勢角度直接測量內(nèi)電勢角度直接測量 1*2 u1 tf 2*2 p tf = 1u = 空載 )2010(*0*2 p010 ttf u 初相角初相角 )21(*2 11 ttf puu 實時相角實時相角 第44頁/共92頁 46 9、測量誤差計算、測量誤差計算 Total Vector Error 第45頁/共92頁 47 GPS GPS -1.1 0 PMU -1.1 0 PMU t /1t /2 21)(d 兩點之間的功角計算 10、功角計算、功角計算 第46頁/共92頁 48 GPS -1.1 0 PMU t /1 01 指定或計算的

24、參考點 對參考點的功角計算 t /0 第47頁/共92頁 49 時時 鐘鐘 模模 塊塊 交流電流電壓交流電流電壓 以太網(wǎng)輸出以太網(wǎng)輸出 主主CPUCPU DSPDSP 板上時鐘板上時鐘 外部外部GPSGPS 內(nèi)部內(nèi)部GPSGPS 電纜電纜1PPS1PPS 光纖光纖1PPS1PPS 開關量信號開關量信號 顯示鍵盤顯示鍵盤 PMU測量硬件 發(fā)電機轉軸信號發(fā)電機轉軸信號 4-20 mA 4-20 mA 信號信號 第48頁/共92頁 50 裝置的輸入信號有： ）線路電壓、線路電流信號的輸入（監(jiān)控CT)； ）開關量信號的輸入； ）發(fā)電機軸位置脈沖的輸入，可以是鑒相信號或轉速 信號； ）用于勵磁、AGC等

25、的4-20mA控制信號； ）GPS標準時間信號； 裝置的輸出信號有： ）用于中央信號的告警信號輸出； ）用于通信用的10/100M以太網(wǎng)及RS232接口 （采用IEEE std 1344通信標準）； ）用于控制用的4-20mA輸出； 第49頁/共92頁 51 PMU測量軟件 模擬量采 集 開關量采 集 4-20mA采集 發(fā)電機內(nèi)電勢采集 GPS信號處理 相量計算及轉換擾動錄波 通信模塊 控制輸出 第50頁/共92頁 52 ）GPS授時信號處理模塊； ）模擬量信號采集處理模塊； ）開關量信號采集處理模塊； ）發(fā)電機內(nèi)電勢信號采集處理模塊； ）數(shù)據(jù)轉換模塊（如：將三相電壓轉換成 正序量傳送）； ）

26、通信模塊； ）擾動錄波模塊； ）控制輸出模塊（輸出4-20mA控制信號）； 第51頁/共92頁 53 PMU-P 1344相量相量 103定定 值值 PMU-CS 主站主站 FTP故障文件故障文件 PMU-M PMU-G PMU-G PMU-G PMU構成單元及配 置 1、系統(tǒng)結構、系統(tǒng)結構 第52頁/共92頁 54 GPSGPS授時守時單元授時守時單元 PMU-GPSPMU-GPS 線路測量裝置線路測量裝置 PMU-MPMU-M 發(fā)電機測量裝置發(fā)電機測量裝置 PMU-GPMU-G 通信管理單元通信管理單元 PMU-CSPMU-CS 就地分析子站就地分析子站 PMU-PPMU-P 2、單元組成

27、、單元組成 第53頁/共92頁 55 時時 間間 控控 制制 單單 元元 GPSGPS模模 塊塊 守守 時時 模模 塊塊 光纖信號光纖信號 天天 線線 時時 間間 分分 配配 單單 元元 串行口信號串行口信號 1、天線的長度可為30501001km 2、輸出接口不夠時可通過輸入信號進行級聯(lián) 輸入信號輸入信號 3、PMU-GPS 第54頁/共92頁 56 線線 路路 測測 量量 裝裝 置置 1 1 M M P P T T C C T T 狀狀 態(tài)態(tài) 接接 點點 GPSGPS 同同 步步 相相 量量 實實 時時 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) SCADSCAD A/WAA/WA MSMS 1、n*6 模擬量（n=線路

28、） 2、n*16 開關量（n=線路） 4、PMU-M 第55頁/共92頁 57 發(fā)發(fā) 電電 機機 測測 量量 1 1 G G 機端電壓電流機端電壓電流 軸脈沖軸脈沖( (鑒相鑒相/ /轉速轉速) ) 狀態(tài)接點狀態(tài)接點 GPSGPS 電壓電流同步相量電壓電流同步相量 SCADSCAD A/WAA/WA MSMS 發(fā)電機功角發(fā)電機功角 內(nèi)電勢內(nèi)電勢同步相量同步相量 實時實時UIPQUIPQ數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 1、6路模擬量（1條線路） 2、4路420mA輸入 3、1路鍵相脈沖 4、1路轉速脈沖 5、PMU-G 第56頁/共92頁 58 嵌入式嵌入式CPUCPU 國調(diào)信息國調(diào)信息 網(wǎng)調(diào)信息網(wǎng)調(diào)信息 省調(diào)信息省

29、調(diào)信息 就地監(jiān)控系統(tǒng)信息就地監(jiān)控系統(tǒng)信息 中央告警信號中央告警信號 以太網(wǎng)接口以太網(wǎng)接口44 FlashFlash存儲存儲 OSOS（LinuxLinuxQNXQNX） 告警控制告警控制 6、PMU-CS 第57頁/共92頁 59 以太網(wǎng)以太網(wǎng) 計算機計算機 OSOS 200G200G存儲存儲 參數(shù)設置參數(shù)設置 畫面顯示畫面顯示 告警音響告警音響 7、PMU-P 第58頁/共92頁 60 。SMU-1MSMU-1G 1CS GPS SMU- 1P 主站主站 1PPS 10KHz RS23 2 TX/RX 變電站發(fā)電廠測量（組屏） PMU安裝及通信模 式 第59頁/共92頁 61 500K V間

30、隔間隔 PMU-M 主站主站 變電站測量（按間隔分散） 220K V間隔間隔 110KV 間隔間隔 遠動遠動 機房機房 PMU-CS 第60頁/共92頁 62 PMU-M 主站主站 發(fā)電廠測量（分散安裝） PMU-G 遠動遠動 機房機房 PMU-CS PMU-G PMU-G PMU-G 第61頁/共92頁 63 測量精度測量精度:0.1%:0.1%，f:0.001Hzf:0.001Hz 授時授時/ /守時精度守時精度:5us:5us、55us/255us/2小小 時時 發(fā)電機內(nèi)電勢相角測量發(fā)電機內(nèi)電勢相角測量 PMUPMU關鍵技術關鍵技術 第62頁/共92頁 64 頻率精度：頻率精度：0.00

31、1Hz，需解決問題：，需解決問題： 1 1）高精度計數(shù)源）高精度計數(shù)源 2 2）軟件頻率計算平滑）軟件頻率計算平滑 1. 1.測量精度問題：測量精度問題：0.10.1， f:0.001Hzf:0.001Hz 模擬精度：模擬精度：0.1%，需解決問題：，需解決問題： 1 1）高精度測量：電流范圍：）高精度測量：電流范圍：0-3In0-3In，1616位位A/DA/D，分辨，分辨 率率 1V/65536=15uV1V/65536=15uV，需要較好的電磁兼容性設計，需要較好的電磁兼容性設計 2 2）高速計算，多次迭代：雙）高速計算，多次迭代：雙CPUCPU快速采樣快速采樣, FFT, FFT計算計

32、算 ，每周波，每周波200200點，點， 1-991-99次諧波次諧波 第63頁/共92頁 65 授時精度考慮：授時精度考慮： 1.1. GPSGPS模塊精度誤差模塊精度誤差(100ns)(100ns) 2.2. 1PPS1PPS上升沿誤差上升沿誤差(100ns) 3.3. CPUCPU采樣時間響應誤差采樣時間響應誤差(1us(1us左右左右) ) 4.4. 光纖傳輸延遲誤差光纖傳輸延遲誤差(5us/1km)(5us/1km)(可校）可校） 2. 2.授時授時/ /守時精度守時精度:5us:5us、55us/255us/2小時小時 %/06. 0)360*20000/1 (*1000000*%

33、)*300000/(1 (kususkKmKm每公里沿遲角度 當當k%=40%k%=40%時，沿遲時，沿遲0.150.15度度 第64頁/共92頁 66 守時精度考慮：守時精度考慮： 1.1. GPSGPS傳導微波信號，易受到干擾傳導微波信號，易受到干擾 2.2. GPSGPS受到干擾時時間精度無參考價值受到干擾時時間精度無參考價值 以上是目前以上是目前GPSGPS時間不準的主要原因時間不準的主要原因 3.3. 采用高穩(wěn)定度晶振實現(xiàn)守時采用高穩(wěn)定度晶振實現(xiàn)守時 4.4. 采用原子鐘技術實現(xiàn)守時（采用原子鐘技術實現(xiàn)守時（9us/9us/天天 ） 第65頁/共92頁 67 目前采用（目前采用（10

34、e-910e-9）的）的XTALXTAL實現(xiàn)實現(xiàn) 55us/255us/2小時小時 第66頁/共92頁 68 未來采用未來采用Atomic Clock ChipAtomic Clock Chip（10e-1010e-10以上）以上） 實現(xiàn)實現(xiàn) 9us/249us/24小時小時 第67頁/共92頁 69 3. 3.發(fā)電機內(nèi)電勢相角測量發(fā)電機內(nèi)電勢相角測量 1.1. 發(fā)電機內(nèi)電勢數(shù)值計算發(fā)電機內(nèi)電勢數(shù)值計算 2.2. 發(fā)電機內(nèi)電勢初相角自動測定發(fā)電機內(nèi)電勢初相角自動測定 3.3. 利用鍵相信號測量發(fā)電機功角的工程化實利用鍵相信號測量發(fā)電機功角的工程化實 施施 第68頁/共92頁 70 現(xiàn)場配置 通

35、信安全及開放性 廣域網(wǎng)接入 機組信號接入 GPS天線安裝 當?shù)財?shù)據(jù)接口 當?shù)財?shù)據(jù)分析 通信規(guī)約 遠程/現(xiàn)場維護 PMUPMU應用介紹應用介紹 第69頁/共92頁 71 PMU-M PMU_CS 省調(diào)網(wǎng)調(diào)當?shù)貒{(diào) PMU- GPS 變電站測量系統(tǒng)配 置 現(xiàn)場配置 第70頁/共92頁 72 轉軸探頭 前置放大 機端電 流電壓 PMU-GGP S LAN 發(fā)電機測量配置 磁阻式：鍵相 電容式：振動 光電式：轉速 第71頁/共92頁 73 號機 PMU-G 號機 PMU-G 升壓站線路 PMU-M 通信PMU-CS 省調(diào)網(wǎng)調(diào)當?shù)貒{(diào) GP S 發(fā)電廠測量系統(tǒng)配 置 第72頁/共92頁 74 通信安全及

36、開放性 采用標準的通信規(guī)約 不同主站的傳輸數(shù)據(jù)可方便地設置和選擇， 滿足不同主站的要求 與主站的通信采用非Windows系統(tǒng)防止病毒/ 黑客的攻擊。 通信數(shù)據(jù)進行CRC校驗（TCP/IP校驗其他 CRC） 第73頁/共92頁 75 PMU-CS M以太網(wǎng)轉M口 光電轉換 光電轉 換 遠動通信接入 主站 接口轉換 PMU和通信機房通信 接入廣域網(wǎng) 考慮2M10M 100M接入方式 考慮傳輸數(shù)據(jù)的容 量 考慮IP地址的分配 ，一般一個站需要 一個IP地址 廣域網(wǎng)接入 第74頁/共92頁 76 配置鍵相信號傳感器（如無） 是否接入礪磁電壓電流 是否接入AGC 420毫安信號 是否獨立接入GPS（根據(jù)

37、光纖的長度） 機組信號接入 第75頁/共92頁 77 天線與Receiver模塊的ST接頭必須緊固 如天線超過50米一般增加放大器 天線在布設過程中不能折彎 天線蘑菇頭必須在四周較為空曠的地方，至 少有一個方向無任何遮擋物 GPS接收的是微波信號 微波信號遇到灰塵/云層容易衰減（電廠差 ） 接收信號斷續(xù)會導致GPS失步，失步的GPS 時間無參考價值 GPS天線安裝 第76頁/共92頁 78 電廠 當?shù)財?shù)據(jù)接口 PMU DCS Ethernet/RS232 PMU SCADA Ethernet/RS232 變電站 第77頁/共92頁 79 （一）數(shù)據(jù)監(jiān)視功能 1、數(shù)據(jù)采集與處理 1）實時采集變電

38、站發(fā)電廠各線路的電流、電壓、開關量等，并 通過計算得到UIPQ及功率因素值。 2）實時采集發(fā)電廠機端電壓、機端電流、鑒相信號，并通過計算 得到UIPQ、功率因素值、發(fā)電機功角。 3）遙測越限告警 4）開關量變位告警 5）數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計、存儲 6）產(chǎn)生積分電量 7）統(tǒng)計開關的變位次數(shù)。 2、人機界面功能 1）一次接線圖顯示。 2）設備參數(shù)顯示、查詢。 3）模擬量的曲線趨勢圖。 4）可對畫面進行以下操作 人工置數(shù)/人工變位/恢復通信/停止告警/恢復告警/顯示數(shù)據(jù)信息 當?shù)財?shù)據(jù)分析 第78頁/共92頁 80 3、圖形編輯功能 1）通過系統(tǒng)提供的功能強大的繪圖包實現(xiàn)圖形的在線編輯。 2）圖符都可與實時數(shù)

39、據(jù)庫連接，實現(xiàn)圖符的動態(tài)顯示。 3）具有方便、靈活、豐富的圖元編輯功能。 4、歷史數(shù)據(jù)管理 1）歷史數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)保存 2）歷史數(shù)據(jù)庫進行訪問 3）歷史數(shù)據(jù)庫進行操作 5、報表及圖象打印功能 以圖形的方式顯示全系統(tǒng)的運行情況并打印。 6、通信 1) 將實時和處理數(shù)據(jù)傳輸給DCS和遠動設備。 （二）發(fā)電廠電氣試驗 對于發(fā)電廠，用戶通過計算機界面完成發(fā)電機短路空載，變壓器短 路空載等實驗功能。記錄試驗過程的數(shù)據(jù)，按表格分析打印所需的 試驗曲線。 第79頁/共92頁 81 （三）諧波監(jiān)測及分析 該功能為用戶提供發(fā)電機機端電壓、機端電流的分析工具，給出每 個模擬量的基波及99次以下的諧波。 （四）發(fā)變組分

40、析 發(fā)電機分析包括差流分析、頻率分析、過激磁分析、開關量變位時 序分析、假同期分析、測量阻抗分析、功率及功角分析。其功能是根 據(jù)獲取的故障錄波COMTRADE文件，畫出發(fā)生故障時，對應通道的電流 、電壓波形，以及相應的數(shù)值顯示。 （五）功角及轉速表顯示 根據(jù)計算，可以給出精確的發(fā)電機功角及轉速值。 （六）優(yōu)化PSS控制 根據(jù)主站計算的相對功角數(shù)據(jù)，將之傳送給PSS系統(tǒng)進行優(yōu)化控制。 第80頁/共92頁 82 通信規(guī)約:一個通道3個管道 數(shù)據(jù)管道: 相量自動 傳輸 命令管道: 命令傳輸 離線管道: 文件傳輸 first transmitted last transmitted . . . MSBLSB DATA 1 FRAMESIZE SOC SYNC DATA 2 DATA N CHK first transmitted last transmitted CMDIDCODECHKSYNCSOCFRAMESIZE 數(shù)據(jù)幀格式 命令幀格式 第81頁/共92頁 83 遠程/當?shù)鼐S護 通過廣域網(wǎng)在主站遠程維護 在線程序修改 參數(shù)配置 障診斷 第82頁/共92頁 84 PMU日常主要問題 1 主站角度不對 GPS不能對時GPS設備壞測量單元壞 2 某一部分的角度不動 某一測量單元失去通信 3 通信無鏈接 廣域網(wǎng)設置 通道規(guī)約 4 能通信不能取得離線文件 聯(lián)線文件存儲