同步相量測量裝置(PMU)構(gòu)成及原理講座

1、23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(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測試介紹測試介紹7. 7. 問題討論問題討論4PMUPMU國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況5國內(nèi)外概況國內(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(yùn)行問題日益突出,提出構(gòu)建 WAMS系

2、統(tǒng)（W Wide A Area Measurement System） 目前國內(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)。6應(yīng)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(dǎo)致了美國8.14大停電 2)我國電網(wǎng)規(guī)模越來越大,需應(yīng)對措施應(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)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

3、應(yīng)用于發(fā)達(dá)國家的電力系統(tǒng)穩(wěn)定預(yù)警.國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況7國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況81）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)93）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)電勢測量技術(shù)方面取得 很好的進(jìn)展 （2）國內(nèi)的PMU性能優(yōu)于國外的PMU4）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)105）穩(wěn)定成熟的主

4、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WAMAP）116）也有設(shè)想利用WAMS技術(shù)來構(gòu)建廣域保護(hù)系統(tǒng) （如：美國西部電網(wǎng)繼電保護(hù)委員會提出）12Rochestor （TR-2000）Macrodyne （1690）SEL （SEL-421）Arbiter Systems （1133A）ABB （RES521）電科院 （ADX

5、3000PAC-2000）四方 （CSS-200）南瑞 （SMU-1）國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況13p功能實(shí)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(hù)（多) 相量測量+RTU （少）p硬件設(shè)計(jì)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）國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況14國外 國內(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對時(shí) GPS/1us GPS/1us通信 10M*1 10/100M*3功能 非單一 單一

6、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(jī)鍵相測量 無 有國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況151、IEEE std 1344 （1995）2、EPRI：PC37.1183、電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范(送審中）4、行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)（制定中）國內(nèi)外概況國內(nèi)外概況16PMUPMU主要功能主要功能171、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(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

7、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(guān)量18 (2)測量發(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，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)電勢同步相量/()；j. 發(fā)電機(jī)功角；k. 開關(guān)量19 (3)同步測量勵(lì)磁

8、電流礪磁電壓，用于分析機(jī)組的礪磁特性 (4)同步AGC控制信號，用于分析AGC控制響應(yīng)特性 (5)獲取高精度的時(shí)間信號20 2、判別并獲取事件標(biāo)識 1）下列情況建立事件標(biāo)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(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。212）當(dāng)裝置監(jiān)測到繼電保護(hù)或/和安全自動(dòng)裝置跳閘 輸出信號（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，以方便用戶獲取對應(yīng)時(shí)段的動(dòng)態(tài)數(shù) 據(jù)。3）當(dāng)

9、同步時(shí)鐘信號丟失、異常以及同步時(shí)鐘信號恢 復(fù)正常時(shí)，裝置應(yīng)建立事件標(biāo)識。223、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)裝置的測量數(shù)據(jù)可以在計(jì)算機(jī)界面上顯示出來235、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?傳輸?shù)耐ǖ栏鶕?jù)實(shí)際情況而定，如：2M10M 100M64K

10、Modem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)存儲存儲暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)；存儲實(shí)時(shí)同步相量數(shù)據(jù)（14天） 2.4G/(1天，48路）24同步相量及計(jì)算PMU測量硬件PMU測量軟件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)( tItA對對A(t)取實(shí)部取實(shí)部i(t)tItA ) cos(2)(Re 對于任意一個(gè)正弦時(shí)間函數(shù)都有唯一與其對應(yīng)的復(fù)數(shù)函數(shù)對于任意一個(gè)正弦時(shí)間函數(shù)都有唯一與其對應(yīng)的復(fù)數(shù)函數(shù)) sin(2j) cos

11、(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)26) j(2)( ) (c2tIetAtosIi tteIItA jj2ee2)(j 復(fù)常數(shù)復(fù)常數(shù) ,jj為旋轉(zhuǎn)相量為旋轉(zhuǎn)因子為相量其中tte IeI2、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=2fI相量為唯一矢量，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27U00U1、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

12、轉(zhuǎn)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(yīng)關(guān)系：同樣可以建立正弦電壓電流與相量的對應(yīng)關(guān)系：對應(yīng)的相量為正弦量稱i(t) II ) cos(2)(IItIti3、相量的意義及、相量的意義及U/I相量相量291PPSt1、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

13、義、同步相量定義30Vmt = 0(1 PPS)Vmt = 0(1 PPS)signalx(t) 0度 -90度3132AAPPS1t5、PMU與其他裝置的測量不同與其他裝置的測量不同uumUmtfCOSUU/)*2(*2*iimUmtfCOSII/)*2(*2*iummIURTU、 iummIURELAY、 tIUiuFRmm、 tIUiuPMUiumm、 33tf *2 *2dt*dfd 2)0(*2*2dtd 2ffdf6、同步相量角度與、同步相量角度與 t / f 的關(guān)系的關(guān)系34fnn2/ )2()( t0m000000)(222)(2 TnfkfnfkTtkTfmsU為最大值的時(shí)間

14、點(diǎn)為 tm(n)，（n=,-2,-1,0,1,2,3,4,5,）/)*2(*2*AtfCOSAUtf *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35knknknknknknknkn0+0/801+0/812+0/823+0/834+0/845+0/856+0/867+0/870+1/801+1/812+1/823+1/834+1/845+1/856+1/867+1/870+2/801+2/812+2/823+2/834+2/845+2/856+2/867+2/870+3/801+3/812+3/823+3/834+3/8

15、45+3/856+3/867+3/870+4/801+4/812+4/823+4/834+4/845+4/856+4/867+4/870+5/801+5/812+5/823+5/834+5/845+5/856+5/867+5/870+6/801+6/812+6/823+6/834+6/845+6/856+6/867+6/870+7/801+7/812+7/823+7/834+7/845+7/856+7/867+7/87361）假設(shè) ，則 在任何時(shí)刻永久不變 0 s0 ff 372）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同步相量同步相量f=f000013126

16、239341245155618672170001*)3(2 Tff0002*)3(2 Tff0003*)3(2 Tff0004*)3(2 Tff0006*)3(2 Tff0007*)3(2 Tff0005*)3(2 Tff383）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=f00001212423634845105612671470001*)2(2 Tff0002*)2(2 Tff0003*)2(2 Tff0004*)2(2 Tff0005*)2(2 Tff0006*)2(2 Tff0007*)2(2 Tff394）觀察點(diǎn)為整周波點(diǎn)(20ms)

17、0 0001*)(2 Tff0002*)(2 Tff0003*)(2 Tff0004*)(2 Tff0005*)(2 Tff0006*)(2 Tff0007*)(2 Tff0 0 0 0 0 0 0 0 觀察點(diǎn)kn同步相量同步相量f=f0000111222333444555666777405）觀察點(diǎn)為 0.5*整周波點(diǎn)(10ms)0 0 0000 )01 ( Tff0 0001*)(2 Tff0000 )23( Tff0002*)(2 Tff0000 )45( Tff0003*)(2 Tff0000 )67( Tff觀察點(diǎn)kn同步相量同步相量f=f000/2011/2022/2133/2144

18、/2255/2266/2377/230 0 0 0 0 0 416）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=f000/4011/4022/4033/4044/4155/4166/4177/4100002/ )01 ( 2/ Tff0000 )02(2/ Tff00002/- )03 ( 2/ Tff00002/ )45(2/ Tff0000 )46(2/ Tff0000 )44(2/ Tff00002/- )47 ( 2/ Tff02/00 02/- 0 02/002/- 42DFTDFTDFT 50 Hz數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)計(jì)計(jì)算算f df/dt暫態(tài)檢測暫態(tài)檢測正序正序觸發(fā)標(biāo)

19、志觸發(fā)標(biāo)志實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)輸輸出出GPS Time Receiver0.1msPowerSystemUa/Ub/UcIa/Ib/Ic輸入輸入同步采樣同步采樣計(jì)算計(jì)算判別及記錄判別及記錄數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出8、相量測量及計(jì)算、相量測量及計(jì)算Pulse4310*/*2*cos)(NiiNnifAn10*/*2*sin)(NiiNnifBn11*sin*cos*)(nntnBntnAnty1/1 AarctgB角度22111/1BAIU基波UI計(jì)算計(jì)算44內(nèi)電勢計(jì)算內(nèi)電勢計(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*(dqdqqIXXIXjIXU)sin(* IId)cos(* I

20、Id)sin*/()cos*(IXUIXarctgqq直接測量：U、I、已知參數(shù)：Xq、Xd先計(jì)算 ：、45內(nèi)電勢角度直接測量內(nèi)電勢角度直接測量1*2u1tf2*2ptf=1u = 空載)2010(*0*2p010ttfu初相角初相角)21(*211ttfpuu實(shí)時(shí)相角實(shí)時(shí)相角469、測量誤差計(jì)算、測量誤差計(jì)算Total Vector Error47GPSGPS-1.10PMU-1.10PMUt /1t /221)(d兩點(diǎn)之間的功角計(jì)算10、功角計(jì)算、功角計(jì)算48GPS-1.10PMUt /101指定或計(jì)算的參考點(diǎn)對參考點(diǎn)的功角計(jì)算t /049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

21、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)部內(nèi)部GPSGPS電纜電纜1PPS1PPS光纖光纖1PPS1PPS開關(guān)量信號開關(guān)量信號顯示鍵盤顯示鍵盤PMU測量硬件發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸信號發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸信號4-20 mA 4-20 mA 信號信號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(guān)量信號的輸入；）發(fā)電機(jī)軸位置脈沖的輸入，可以是鑒相信號或轉(zhuǎn)速信號；）用于勵(lì)磁、AGC等的4-20mA控制信號；）GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)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

22、信標(biāo)準(zhǔn)）；）用于控制用的4-20mA輸出；51PMU測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)電勢采集GPS信號處理相量計(jì)算及轉(zhuǎn)換擾動(dòng)錄波通信模塊 控制輸出52）GPS授時(shí)信號處理模塊；）模擬量信號采集處理模塊；）開關(guān)量信號采集處理模塊；）發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢信號采集處理模塊；）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊（如：將三相電壓轉(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）；53PMU-P1344相量相量103定值定值PMU-CS主站主站FTP故障文件故障文件PMU-MPMU-GPMU-GPMU-GPMU構(gòu)成單元及配置1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)54 GPSGPS授時(shí)守時(shí)單

23、元授時(shí)守時(shí)單元 PMU-GPSPMU-GPS 線路測量裝置線路測量裝置 PMU-MPMU-M 發(fā)電機(jī)測量裝置發(fā)電機(jī)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-P2、單元組成、單元組成55時(shí)時(shí)間間控控制制單單元元GPSGPS模塊模塊守守時(shí)時(shí)模模塊塊光纖信號光纖信號天天線線時(shí)時(shí)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30501001km2、輸出接口不夠時(shí)可通過輸入信號進(jìn)行級聯(lián)輸入信號輸入信號3、PMU-GPS56線線路路測測量量裝裝置置1M1MPTPTCTCT狀狀態(tài)態(tài)接接點(diǎn)點(diǎn)GPSGPS同同步步相

24、相量量實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)SCADASCADA/WAMS/WAMS1、n*6 模擬量（n=線路）2、n*16 開關(guān)量（n=線路）4、PMU-M57發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)測測量量1G1G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SCADASCADA/WAMS/WAMS發(fā)電機(jī)功角發(fā)電機(jī)功角內(nèi)電勢內(nèi)電勢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-G58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)信息省調(diào)信息就地監(jiān)控系

25、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44FlashFlash存儲存儲OSOS（LinuxLinuxQNXQNX）告警控制告警控制6、PMU-CS59以太網(wǎng)以太網(wǎng)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)OSOS200G200G存儲存儲參數(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-P60。SMU-1MSMU-1G1CSGPSSMU-1P主站主站1PPS10KHzRS232TX/RX變電站發(fā)電廠測量（組屏）PMU安裝及通信模式61500KV間隔間隔PMU-M主站主站變電站測量（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-CS62PMU-M主站主站發(fā)電廠測量

26、（分散安裝）PMU-G 遠(yuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)房機(jī)房PMU-CSPMU-G PMU-G PMU-G 63測量精度測量精度: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小時(shí)小時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢相角測量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢相角測量PMUPMU關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)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：

27、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，分辨率，分辨率 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)

28、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*20000/1 (*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，易受到干擾傳導(dǎo)微波信號，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

29、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）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)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)693. 3.發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢相角測量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢相角測量1.1.發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢數(shù)值計(jì)算發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢數(shù)值計(jì)算2.2.發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢初

30、相角自動(dòng)測定發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢初相角自動(dòng)測定3.3.利用鍵相信號測量發(fā)電機(jī)功角的工程化實(shí)施利用鍵相信號測量發(fā)電機(jī)功角的工程化實(shí)施70現(xiàn)場配置通信安全及開放性廣域網(wǎng)接入機(jī)組信號接入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)場維護(hù)PMUPMU應(yīng)用介紹應(yīng)用介紹71PMU-MPMU_CS省調(diào)網(wǎng)調(diào)當(dāng)?shù)貒{(diào)PMU-GPS變電站測量系統(tǒng)配置現(xiàn)場配置72轉(zhuǎn)軸探頭前置放大機(jī)端電流電壓PMU-GGPSLAN發(fā)電機(jī)測量配置磁阻式：鍵相電容式：振動(dòng)光電式：轉(zhuǎn)速73號機(jī)PMU-G號機(jī)PMU-G升壓站線路PMU-M通信PMU-CS省調(diào)網(wǎng)調(diào)當(dāng)?shù)貒{(diào)GPS發(fā)電廠測量系統(tǒng)配置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

31、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）75PMU-CSM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2M10M100M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(dú)立接入GPS（根據(jù)光纖的長度）機(jī)組信號接入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

32、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(dǎo)致GPS失步，失步的GPS時(shí)間無參考價(jià)值GPS天線安裝78電廠當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)接口PMUDCSEthernet/RS232PMUSCADAEthernet/RS232變電站79（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，并通過計(jì)算 得到UIPQ、功率因素值、發(fā)電機(jī)功角。 3）遙測越限告警 4）開關(guān)量變位告警 5）數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)、存儲 6）產(chǎn)生

33、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）模擬量的曲線趨勢圖。 4）可對畫面進(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803、圖形編輯功能 1）通過系統(tǒng)提供的功能強(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)

34、設(shè)備。（二）發(fā)電廠電氣試驗(yàn)對于發(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。81（三）諧波監(jiān)測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

35、站計(jì)算的相對功角數(shù)據(jù)，將之傳送給PSS系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制。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 last transmitted . . . MSBLSB DATA 1 FRAMESIZE SOC SYNC DATA 2 DATA N CHK firsttransmittedlasttransmittedCMDIDCODECHKSYNCSOCFRAMESIZE數(shù)據(jù)幀格式命令幀格式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84PMU日常主要問題1 主站角度不對 GPS不能對時(shí)GPS設(shè)備壞測量單元壞2 某一部分的角度不動(dòng) 某一測量單元失去通信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)線文件存儲器壞5 連續(xù)兩端的角度差距太大 PMU裝置正常否? PMU校驗(yàn)過嗎?85PMUPMU測