同步相量測(cè)量裝置PMU構(gòu)成及原理講座分解PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 同步相量測(cè)量裝置同步相量測(cè)量裝置PMU構(gòu)成及原理講座構(gòu)成及原理講座 分解分解 2 第1頁/共92頁 3 內(nèi)容介紹內(nèi)容介紹 1. 1.PMUPMU國(guó)內(nèi)外概況國(guó)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(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 5. 5.PMUPMU應(yīng)用介紹應(yīng)用介紹 6. 6.PMUPMU測(cè)試介紹測(cè)試介紹 7. 7.問題討論問題討論 第2頁/共92頁 4 PMUPMU國(guó)內(nèi)外概況國(guó)內(nèi)外概況 第3頁/共92頁 5 國(guó)內(nèi)外概況國(guó)內(nèi)外概況 應(yīng)用背景應(yīng)用背景1 1： 經(jīng)濟(jì)及電力發(fā)展的需求經(jīng)濟(jì)及電力發(fā)展的需求 1) 全球經(jīng)濟(jì)一體化；能源分

2、布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡;電網(wǎng) 互聯(lián)運(yùn)行的巨大效益使大電網(wǎng)互聯(lián)、跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)輸電 的趨勢(shì)不斷發(fā)展。 2) 電網(wǎng)互聯(lián)產(chǎn)生電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行問題日益突出,提出構(gòu)建 WAMS系統(tǒng)（W Wide A Area Measurement System） 目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)將其作為除保護(hù)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(yīng)用背景2：美國(guó)等西方國(guó)家的大停電 1)由于沒有有效的監(jiān)視手段,導(dǎo)致了美國(guó)8.14大停電 2)我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模越來越大,需應(yīng)對(duì)措施 應(yīng)用背景3：世界技術(shù)的發(fā)展使得該項(xiàng)目成為可能 1）高速計(jì)算機(jī)

3、及數(shù)據(jù)管理 計(jì)算機(jī)計(jì)算速度大幅度提高,商用數(shù)據(jù)庫越來越成熟. 2）高精度GPS 微秒級(jí)誤差 3）高速廣域通信技術(shù) 100M以上以太網(wǎng) 4）穩(wěn)定成熟的應(yīng)用算法 如EEAC算法已經(jīng)成功應(yīng)用于發(fā)達(dá)國(guó)家的電力系統(tǒng)穩(wěn)定預(yù)警. 國(guó)內(nèi)外概況國(guó)內(nèi)外概況 第5頁/共92頁 7 國(guó)內(nèi)外概況國(guó)內(nèi)外概況 第6頁/共92頁 8 1）高速計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)管理： （1）單一計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度大幅度提高 （2）并行計(jì)算技術(shù) （3）數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)（PI數(shù)據(jù)庫） （4）1G網(wǎng)絡(luò)傳輸 （5）海量存儲(chǔ)器 2）高精度GPS （1）GPS模塊本身的時(shí)間精度達(dá)到0.1us （2）各個(gè)廠商的守時(shí)技術(shù)達(dá)到50us/2-10小時(shí) 第7頁/共92頁 9

4、 3）成熟的PMU技術(shù) （1）各個(gè)廠商的PMU已經(jīng)在變電站電廠廣 泛使用，并在內(nèi)電勢(shì)測(cè)量技術(shù)方面取得 很好的進(jìn)展 （2）國(guó)內(nèi)的PMU性能優(yōu)于國(guó)外的PMU 4）高速廣域通信技術(shù) 100M1000M數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)成為電力公司通信 的建設(shè)目標(biāo) 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(dòng)態(tài)監(jiān)視 （2）基于WAMS、保護(hù)系統(tǒng)、SCADA的（動(dòng) 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(yù) 防決策及控制。通過計(jì)算獲得系統(tǒng)慣性中心 （虛擬）的參考相量，從而可計(jì)算出任何點(diǎn)對(duì) 系統(tǒng)慣性中心的功角，從而判斷功角穩(wěn)定并實(shí) 施在線切機(jī)切負(fù)荷（江蘇WA

5、MAP） 第9頁/共92頁 11 6）也有設(shè)想利用WAMS技術(shù)來構(gòu)建廣域保護(hù)系統(tǒng) （如：美國(guó)西部電網(wǎng)繼電保護(hù)委員會(huì)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(guó)內(nèi)外概況國(guó)內(nèi)外概況 第11頁/共92頁 13 p 功能實(shí)現(xiàn)方式 相量測(cè)量+故障錄波（多） 相量測(cè)量+電能質(zhì)量（多） 相量測(cè)量+繼電保護(hù)（多) 相量測(cè)量+RTU （少） p 硬件設(shè)計(jì)

6、方式 嵌入式采集（可靠性高）（多） 計(jì)算機(jī)插板（可靠性受制于計(jì)算機(jī)及WIN軟件）（少） p 通信實(shí)現(xiàn)方式 RS232 (少） 10/100M以太網(wǎng)（多） 國(guó)內(nèi)外概況國(guó)內(nèi)外概況 第12頁/共92頁 14 國(guó)外 國(guó)內(nèi) 開關(guān)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(diǎn)/周 384 200 對(duì)時(shí) 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(cè)量 1-2線路/單元 8條線路/單元 發(fā)電機(jī)鍵相測(cè)量 無 有 國(guó)內(nèi)外概況國(guó)內(nèi)外概況 第13頁/共92頁 15 1、IEEE std

7、 1344 （1995） 2、EPRI：PC37.118 3、電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范(送審中） 4、行業(yè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)（制定中） 國(guó)內(nèi)外概況國(guó)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(cè)量 (1)測(cè)量變電站每條線路三相電壓、三相電流、開 關(guān)量，通過計(jì)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

8、/i1 ； i.開關(guān)量 第16頁/共92頁 18 (2)測(cè)量發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓、三相電流、開關(guān)量、 轉(zhuǎn)軸鍵相信號(hào)，通過計(jì)算可獲得以下數(shù)據(jù)： a. 機(jī)端A相電壓同步相量Ua/ua ； b. 機(jī)端B相電壓同步相量Ub/ub ； c. 機(jī)端C相電壓同步相量Uc/uc ； d. 機(jī)端正序電壓同步相量U1/u1； e. 機(jī)端A相電流同步相量Ia/ia ； f.機(jī)端B相電流同步相量Ib/ib ； g. 機(jī)端C相電流同步相量Ic/ic ； h. 機(jī)端正序電流同步相量I1/i1； i.內(nèi)電勢(shì)同步相量/()； j.發(fā)電機(jī)功角； k. 開關(guān)量 第17頁/共92頁 19 (3)同步測(cè)量勵(lì)磁電流礪磁電壓，用于分析機(jī)組

9、的 礪磁特性 (4)同步AGC控制信號(hào)，用于分析AGC控制響應(yīng)特性 (5)獲取高精度的時(shí)間信號(hào) 第18頁/共92頁 20 2、判別并獲取事件標(biāo)識(shí) 1）下列情況建立事件標(biāo)識(shí)： 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(fù) 序電壓、負(fù)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(jī)功角越限。 第19頁/共92頁 21 2）當(dāng)裝置監(jiān)測(cè)到繼電保護(hù)或/和安全自動(dòng)裝置跳閘 輸出信號(hào)（空接點(diǎn)）或接到手動(dòng)記錄命令時(shí)應(yīng) 建 立事件標(biāo)識(shí)，以方便用戶獲取對(duì)應(yīng)

10、時(shí)段的動(dòng)態(tài) 數(shù) 據(jù)。 3）當(dāng)同步時(shí)鐘信號(hào)丟失、異常以及同步時(shí)鐘信號(hào) 恢 復(fù)正常時(shí)，裝置應(yīng)建立事件標(biāo)識(shí)。 第20頁/共92頁 22 3、廣域啟動(dòng)或擾動(dòng)啟動(dòng)錄波 (1)具備暫態(tài)錄波功能。用于記錄瞬時(shí)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(dòng)命令的發(fā)送和接收，以記錄特定的 系統(tǒng)擾動(dòng)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?cái)?shù)據(jù)管理及顯示 (1)裝置的參數(shù)當(dāng)?shù)卣ǎ?(2)裝置的測(cè)量數(shù)據(jù)可以在計(jì)算機(jī)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

11、根據(jù)通信規(guī)約將同步相量數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡荆?傳輸?shù)耐ǖ栏鶕?jù)實(shí)際情況而定，如：2M10M 100M64KModem等，傳輸通信鏈路一般采用 TCP/IP。 6、與當(dāng)?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(lì)磁系統(tǒng)、AGC系統(tǒng)、 電廠監(jiān)控系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 7、數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 存儲(chǔ)暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)實(shí)時(shí)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(jì)算 PMU測(cè)量硬件 PMU測(cè)量軟件 PMU構(gòu)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(gòu)造一個(gè)復(fù)函數(shù)構(gòu)造一個(gè)復(fù)函數(shù) )j( e2)( t ItA 對(duì)對(duì)A(t)取實(shí)

12、部取實(shí)部i(t)tItA ) cos(2)(Re 對(duì)于任意一個(gè)正弦時(shí)間函數(shù)都有唯一與其對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)函對(duì)于任意一個(gè)正弦時(shí)間函數(shù)都有唯一與其對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)函 數(shù)數(shù) ) sin(2j) cos(2tItI 無物理意義無物理意義 是一個(gè)正弦量是一個(gè)正弦量 有物理意義有物理意義 同步相量及計(jì)算 1、正弦函數(shù)與復(fù)函數(shù)、正弦函數(shù)與復(fù)函數(shù) 第24頁/共92頁 26 ) j( 2)( ) (c2 t IetAtosIi tt eIItA jj 2ee2)( j 復(fù)常復(fù)常 數(shù)數(shù) , jj 為旋轉(zhuǎn)相量為旋轉(zhuǎn)因子為相量其中 tt e IeI 2、向量相量矢量旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)相量、向量相量矢量旋轉(zhuǎn)矢量旋轉(zhuǎn)相量 =2f I 相量為

13、唯一矢量，隨著時(shí)間 變化，相量以的速度旋轉(zhuǎn)， 形成旋轉(zhuǎn)相量，但從nT0的時(shí) 間點(diǎn)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(zhuǎn) 矢量，則當(dāng) 0時(shí)，U 旋轉(zhuǎn)相量等于靜止不動(dòng) 2、但此方法定義的絕對(duì) 相量違背同步相量的定義 3、當(dāng)不等于 0時(shí)，U相 量仍然旋轉(zhuǎn) 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(duì)應(yīng)關(guān)系：同樣可以建立正弦電壓電流與相量的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 對(duì)應(yīng)的相量為正弦量稱

14、i(t) II ) cos(2)(IItIti 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(shí)間參考點(diǎn)（0） 2、以 t= n*T0 為相量觀察點(diǎn)(T0=10/20/30/40/50ms) 3、角度采樣數(shù)據(jù)窗第一點(diǎn)nT0的角度nT0，nT0+T0) 4、每一觀察點(diǎn)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) signal 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

15、他裝置的測(cè)量不同與其他裝置的測(cè)量不同 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(guān)系的關(guān)系 第32頁/共92頁 34 fnn2/ )2()( t 0m 000000 )(222)(2 TnfkfnfkTtkTf ms U為最大值的時(shí)間點(diǎn)為 tm(n)，（n=,-2,-1,0,1,2,3,4

16、,5, ） /)*2(*2*AtfCOSAU tf *2 當(dāng)觀察點(diǎn)為kT0時(shí)，根據(jù)同步相量定義計(jì)算出同步相量為: 7、不同觀察點(diǎn)的同步相量角度、不同觀察點(diǎn)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+

17、3/867+3/87 0+4/801+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(shè) ，則 在任何時(shí)刻永久不變 0 s0 ff 第35頁/共92頁 37 2）觀察點(diǎn)為3周波點(diǎn)(60ms) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 觀察點(diǎn)Kn同

18、步相量同步相量f=f0 000 131 262 393 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(diǎn)為2周波點(diǎn)(40ms) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 觀察點(diǎn)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 0

19、00 4*)2(2 Tff 000 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(diǎn)為整周波點(diǎn)(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(diǎn)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(diǎn)為 0.5*整周波點(diǎn)(10ms) 0 0 0000 )

20、01 ( Tff 0 000 1*)(2 Tff 0000 )23( Tff 000 2*)(2 Tff 0000 )45( Tff 000 3*)(2 Tff 0000 )67( Tff 觀察點(diǎn)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(diǎn)為 1/4整周波點(diǎn)(5ms) 0 觀察點(diǎn)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

21、)02(2/ Tff 0000 2/- )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(jì)計(jì) 算算 f df/dt 暫態(tài)檢測(cè)暫態(tài)檢測(cè) 正序正序 觸發(fā)標(biāo)志觸發(fā)標(biāo)志 實(shí)實(shí) 時(shí)時(shí) 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(jì)算計(jì)算判別及記錄

22、判別及記錄 數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 8、相量測(cè)量及計(jì)算、相量測(cè)量及計(jì)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(jì)算計(jì)算 第42頁/共92頁 44 內(nèi)電勢(shì)計(jì)算內(nèi)電勢(shì)計(jì)算 發(fā)電機(jī)直軸電流： 發(fā)電機(jī)交軸電流： 發(fā)電機(jī)功角： )*)(cos*()sin*( dqdqq IXXIXjIXU )sin(* IId )cos(* IId )sin*/()cos*(IXUIXarctg qq

23、 直接測(cè)量：U、I、 已知參數(shù)：Xq、Xd 先計(jì)算 ：、 第43頁/共92頁 45 內(nèi)電勢(shì)角度直接測(cè)量?jī)?nèi)電勢(shì)角度直接測(cè)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(shí)時(shí)相角實(shí)時(shí)相角 第44頁/共92頁 46 9、測(cè)量誤差計(jì)算、測(cè)量誤差計(jì)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(diǎn)之間的功角計(jì)算 10、功角計(jì)算、功角計(jì)算 第46頁/共92頁 48 GPS -1.1 0 P

24、MU t /1 01 指定或計(jì)算的參考點(diǎn) 對(duì)參考點(diǎn)的功角計(jì)算 t /0 第47頁/共92頁 49 時(shí)時(shí) 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(shí)鐘板上時(shí)鐘 外部外部GPSGPS 內(nèi)部?jī)?nèi)部GPSGPS 電纜電纜1PPS1PPS 光纖光纖1PPS1PPS 開關(guān)量信號(hào)開關(guān)量信號(hào) 顯示鍵盤顯示鍵盤 PMU測(cè)量硬件 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸信號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸信號(hào) 4-20 mA 4-20 mA 信號(hào)信號(hào) 第48頁/共92頁 50 裝置的輸入信號(hào)有： ）線路電壓、線路電流信號(hào)的輸入（監(jiān)控CT)； ）開關(guān)量信號(hào)的輸入； ）發(fā)電機(jī)軸位置脈沖的輸入，可以是鑒相信號(hào)或

25、轉(zhuǎn)速 信號(hào)； ）用于勵(lì)磁、AGC等的4-20mA控制信號(hào)； ）GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)； 裝置的輸出信號(hào)有： ）用于中央信號(hào)的告警信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)）； ）用于控制用的4-20mA輸出； 第49頁/共92頁 51 PMU測(cè)量軟件 模擬量采 集 開關(guān)量采 集 4-20mA采集 發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)采集 GPS信號(hào)處理 相量計(jì)算及轉(zhuǎn)換擾動(dòng)錄波 通信模塊 控制輸出 第50頁/共92頁 52 ）GPS授時(shí)信號(hào)處理模塊； ）模擬量信號(hào)采集處理模塊； ）開關(guān)量信號(hào)采集處理模塊； ）發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)信號(hào)采集處理模塊； ）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊（如：將

26、三相電壓轉(zhuǎn)換成 正序量傳送）； ）通信模塊； ）擾動(dòng)錄波模塊； ）控制輸出模塊（輸出4-20mA控制信號(hào)）； 第51頁/共92頁 53 PMU-P 1344相量相量 103定值定值 PMU -CS 主主 站站 FTP故障文件故障文件 PMU-M PMU-G PMU-G PMU-G PMU構(gòu)成單元及配 置 1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第52頁/共92頁 54 GPSGPS授時(shí)守時(shí)單元授時(shí)守時(shí)單元 PMU-GPSPMU-GPS 線路測(cè)量裝置線路測(cè)量裝置 PMU-MPMU-M 發(fā)電機(jī)測(cè)量裝置發(fā)電機(jī)測(cè)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

27、 PMU-PPMU-P 2、單元組成、單元組成 第53頁/共92頁 55 時(shí)時(shí) 間間 控控 制制 單單 元元 GPSGPS模模 塊塊 守守 時(shí)時(shí) 模模 塊塊 光纖信號(hào)光纖信號(hào) 天天 線線 時(shí)時(shí) 間間 分分 配配 單單 元元 串行口信號(hào)串行口信號(hào) 1、天線的長(zhǎng)度可為30501001km 2、輸出接口不夠時(shí)可通過輸入信號(hào)進(jìn)行級(jí)聯(lián) 輸入信號(hào)輸入信號(hào) 3、PMU-GPS 第54頁/共92頁 56 線線 路路 測(cè)測(cè) 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(diǎn)點(diǎn) GPSGPS 同同 步步 相相 量量 實(shí)實(shí) 時(shí)時(shí) 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) SCADSCAD A/WAA/WA M

28、SMS 1、n*6 模擬量（n=線路） 2、n*16 開關(guān)量（n=線路） 4、PMU-M 第55頁/共92頁 57 發(fā)發(fā) 電電 機(jī)機(jī) 測(cè)測(cè) 量量 1 1 G G 機(jī)端電壓電流機(jī)端電壓電流 軸脈沖軸脈沖( (鑒相鑒相/ /轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速) ) 狀態(tài)接點(diǎn)狀態(tài)接點(diǎn) 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(jī)功角發(fā)電機(jī)功角 內(nèi)電勢(shì)內(nèi)電勢(shì)同步相量同步相量 實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)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(zhuǎn)速脈沖 5、PMU-G 第56頁/共92頁 58 嵌入式嵌入式CPUCPU 國(guó)調(diào)信息國(guó)

29、調(diào)信息 網(wǎng)調(diào)信息網(wǎng)調(diào)信息 省調(diào)信息省調(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(hào)中央告警信號(hào) 以太網(wǎng)接口以太網(wǎng)接口44 FlashFlash存儲(chǔ)存儲(chǔ) 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(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) OSOS 200G200G存儲(chǔ)存儲(chǔ) 參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)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 RS232 TX/RX 變電站發(fā)電廠測(cè)量（組屏） PMU安裝及通信模 式 第59

30、頁/共92頁 61 500KV 間隔間隔 PMU-M 主站主站 變電站測(cè)量（按間隔分散） 220KV 間隔間隔 110KV 間隔間隔 遠(yuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)動(dòng) 機(jī)房機(jī)房 PMU-CS 第60頁/共92頁 62 PMU-M 主站主站 發(fā)電廠測(cè)量（分散安裝） PMU-G 遠(yuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)動(dòng) 機(jī)房機(jī)房 PMU-CS PMU-G PMU-G PMU-G 第61頁/共92頁 63 測(cè)量精度測(cè)量精度:0.1%:0.1%，f:0.001Hzf:0.001Hz 授時(shí)授時(shí)/ /守時(shí)精度守時(shí)精度:5us:5us、55us/255us/2小小 時(shí)時(shí) 發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)相角測(cè)量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)相角測(cè)量 PMUPMU關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 第62頁/共92頁

31、64 頻率精度：頻率精度：0.001Hz，需解決問題：，需解決問題： 1 1）高精度計(jì)數(shù)源）高精度計(jì)數(shù)源 2 2）軟件頻率計(jì)算平滑）軟件頻率計(jì)算平滑 1. 1.測(cè)量精度問題：測(cè)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(cè)量：電流范圍：）高精度測(cè)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(shè)計(jì)，需要較好的電磁兼容性設(shè)計(jì) 2 2）高速計(jì)算，多次迭代：雙）高速計(jì)算，多次迭代：雙CPUCPU快速采樣

32、快速采樣, FFT, FFT計(jì)算計(jì)算 ，每周波，每周波200200點(diǎn)，點(diǎn)， 1-991-99次諧波次諧波 第63頁/共92頁 65 授時(shí)精度考慮：授時(shí)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(shí)間響應(yīng)誤差采樣時(shí)間響應(yīng)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(shí)授時(shí)/ /守時(shí)精度守時(shí)精度:5us:5us、55us/255us/2小時(shí)小時(shí) %/06. 0)360*20

33、000/1 (*1000000*%)*300000/(1 (kususkKmKm每公里沿遲角度 當(dāng)當(dāng)k%=40%k%=40%時(shí)，沿遲時(shí)，沿遲0.150.15度度 第64頁/共92頁 66 守時(shí)精度考慮：守時(shí)精度考慮： 1.1. GPSGPS傳導(dǎo)微波信號(hào)，易受到干擾傳導(dǎo)微波信號(hào)，易受到干擾 2.2. GPSGPS受到干擾時(shí)時(shí)間精度無參考價(jià)值受到干擾時(shí)時(shí)間精度無參考價(jià)值 以上是目前以上是目前GPSGPS時(shí)間不準(zhǔn)的主要原因時(shí)間不準(zhǔn)的主要原因 3.3. 采用高穩(wěn)定度晶振實(shí)現(xiàn)守時(shí)采用高穩(wěn)定度晶振實(shí)現(xiàn)守時(shí) 4.4. 采用原子鐘技術(shù)實(shí)現(xiàn)守時(shí)（采用原子鐘技術(shù)實(shí)現(xiàn)守時(shí)（9us/9us/天天 ） 第65頁/共92

34、頁 67 目前采用（目前采用（10e-910e-9）的）的XTALXTAL實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn) 55us/255us/2小時(shí)小時(shí) 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(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn) 9us/249us/24小時(shí)小時(shí) 第67頁/共92頁 69 3. 3.發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)相角測(cè)量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)相角測(cè)量 1.1. 發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)數(shù)值計(jì)算發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)數(shù)值計(jì)算 2.2. 發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)初相角自動(dòng)測(cè)定發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)初相角自動(dòng)測(cè)定 3.3. 利用鍵相信號(hào)測(cè)量發(fā)電機(jī)功角的工程化實(shí)利用鍵相信號(hào)測(cè)量發(fā)電機(jī)功角的工程化實(shí) 施施 第6

35、8頁/共92頁 70 現(xiàn)場(chǎng)配置 通信安全及開放性 廣域網(wǎng)接入 機(jī)組信號(hào)接入 GPS天線安裝 當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)接口 當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)分析 通信規(guī)約 遠(yuǎn)程/現(xiàn)場(chǎng)維護(hù) PMUPMU應(yīng)用介紹應(yīng)用介紹 第69頁/共92頁 71 PMU-M PMU_CS 省 調(diào) 網(wǎng) 調(diào) 當(dāng) 地 國(guó)調(diào) PMU- GPS 變電站測(cè)量系統(tǒng)配 置 現(xiàn)場(chǎng)配置 第70頁/共92頁 72 轉(zhuǎn)軸探頭 前置放大 機(jī)端電 流電壓 PMU-GGPS LAN 發(fā)電機(jī)測(cè)量配置 磁阻式：鍵相 電容式：振動(dòng) 光電式：轉(zhuǎn)速 第71頁/共92頁 73 號(hào)機(jī) PMU-G 號(hào)機(jī) PMU-G 升壓站線路 PMU-M 通信PMU-CS 省 調(diào) 網(wǎng) 調(diào) 當(dāng) 地 國(guó)調(diào) GPS 發(fā)電

36、廠測(cè)量系統(tǒng)配 置 第72頁/共92頁 74 通信安全及開放性 采用標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)約 不同主站的傳輸數(shù)據(jù)可方便地設(shè)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(jìn)行CRC校驗(yàn)（TCP/IP校驗(yàn)其他 CRC） 第73頁/共92頁 75 PMU-CS M以太網(wǎng)轉(zhuǎn)M口 光電轉(zhuǎn)換 光電轉(zhuǎn) 換 遠(yuǎn)動(dòng)通信接入 主站 接口轉(zhuǎn)換 PMU和通信機(jī)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(gè)站需要 一個(gè)IP地址 廣域網(wǎng)接入 第74頁/共92頁 76 配置鍵相信號(hào)傳感器（如無） 是否接入礪磁電壓電流 是

37、否接入AGC 420毫安信號(hào) 是否獨(dú)立接入GPS（根據(jù)光纖的長(zhǎng)度） 機(jī)組信號(hào)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(shè)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(gè)方向無任何遮擋物 GPS接收的是微波信號(hào) 微波信號(hào)遇到灰塵/云層容易衰減（電廠差 ） 接收信號(hào)斷續(xù)會(huì)導(dǎo)致GPS失步，失步的GPS 時(shí)間無參考價(jià)值 GPS天線安裝 第76頁/共92頁 78 電廠 當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)接口 PMU DCS Ethernet/RS232 PMU SCADA Ethernet/RS232 變電站 第77頁/共92頁 79 （

38、一）數(shù)據(jù)監(jiān)視功能 1、數(shù)據(jù)采集與處理 1）實(shí)時(shí)采集變電站發(fā)電廠各線路的電流、電壓、開關(guān)量等，并 通過計(jì)算得到UIPQ及功率因素值。 2）實(shí)時(shí)采集發(fā)電廠機(jī)端電壓、機(jī)端電流、鑒相信號(hào)，并通過計(jì)算 得到UIPQ、功率因素值、發(fā)電機(jī)功角。 3）遙測(cè)越限告警 4）開關(guān)量變位告警 5）數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ) 6）產(chǎn)生積分電量 7）統(tǒng)計(jì)開關(guān)的變位次數(shù)。 2、人機(jī)界面功能 1）一次接線圖顯示。 2）設(shè)備參數(shù)顯示、查詢。 3）模擬量的曲線趨勢(shì)圖。 4）可對(duì)畫面進(jìn)行以下操作 人工置數(shù)/人工變位/恢復(fù)通信/停止告警/恢復(fù)告警/顯示數(shù)據(jù)信息 當(dāng)?shù)財(cái)?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

39、強(qiáng)大的繪圖包實(shí)現(xiàn)圖形的在線編輯。 2）圖符都可與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫連接，實(shí)現(xiàn)圖符的動(dòng)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(jìn)行訪問 3）歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作 5、報(bào)表及圖象打印功能 以圖形的方式顯示全系統(tǒng)的運(yùn)行情況并打印。 6、通信 1) 將實(shí)時(shí)和處理數(shù)據(jù)傳輸給DCS和遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備。 （二）發(fā)電廠電氣試驗(yàn) 對(duì)于發(fā)電廠，用戶通過計(jì)算機(jī)界面完成發(fā)電機(jī)短路空載，變壓器短 路空載等實(shí)驗(yàn)功能。記錄試驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)，按表格分析打印所需的 試驗(yàn)曲線。 第79頁/共92頁 81 （三）諧波監(jiān)測(cè)及分析 該功能為用戶提供發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、機(jī)端電流的分析工具，給出

40、每 個(gè)模擬量的基波及99次以下的諧波。 （四）發(fā)變組分析 發(fā)電機(jī)分析包括差流分析、頻率分析、過激磁分析、開關(guān)量變位時(shí) 序分析、假同期分析、測(cè)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(shí)，對(duì)應(yīng)通道的電流 、電壓波形，以及相應(yīng)的數(shù)值顯示。 （五）功角及轉(zhuǎn)速表顯示 根據(jù)計(jì)算，可以給出精確的發(fā)電機(jī)功角及轉(zhuǎn)速值。 （六）優(yōu)化PSS控制 根據(jù)主站計(jì)算的相對(duì)功角數(shù)據(jù)，將之傳送給PSS系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制。 第80頁/共92頁 82 通信規(guī)約:一個(gè)通道3個(gè)管道 數(shù)據(jù)管道: 相量自動(dòng) 傳輸 命令管道: 命令傳輸 離線管道: 文件傳輸 first transmitted

41、 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(yuǎn)程/當(dāng)?shù)鼐S護(hù) 通過廣域網(wǎng)在主站遠(yuǎn)程維護(hù) 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(duì) GPS不能對(duì)時(shí)GPS設(shè)備壞測(cè)量單元壞 2 某一部分的角度不動(dòng) 某一測(cè)量單元失去通信 3 通信無鏈接 廣域網(wǎng)設(shè)置 通道規(guī)約 4 能通信不能取得離線文件 聯(lián)線文件