電力系統(tǒng)同步相量測量裝置_PMU_應(yīng)用及分析

1、：電力系統(tǒng)同步相量測量裝置（）應(yīng)用及分析納少華馬彩虹銀川供電局引言隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展和電力市場進(jìn)程的推進(jìn)，電力系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜程度日益增大，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求越來越高。目前建立用于測量和監(jiān)視電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的系統(tǒng)，側(cè)重于監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況，測量周期是秒級(jí)，且不同地點(diǎn)之間缺乏準(zhǔn)確的共同時(shí)間標(biāo)記。廣域測量系統(tǒng)（，簡稱）能夠?qū)崟r(shí)地反映全網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，作為電網(wǎng)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測的新技術(shù)和重要手段，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了重要的作用。而基于成熟的技術(shù)、通信技術(shù)、技術(shù)上的裝置，其具備高穩(wěn)定性和可靠性、高精度、強(qiáng)大的計(jì)算處理、存儲(chǔ)和通訊能力、良好的人機(jī)界面和開放性，正是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測

2、提供了可能。全稱為，意為同步相量測量裝置。能以數(shù)千赫茲速率采集電流、電壓等信息，通過計(jì)算獲得測點(diǎn)的功率、相位、功角等信息，并以每秒幾十幀的頻率向主站發(fā)送。通過對(duì)時(shí)，能夠保證全網(wǎng)數(shù)據(jù)同步性，數(shù)據(jù)與時(shí)標(biāo)信息同時(shí)存儲(chǔ)在本地并發(fā)送到主站。電網(wǎng)內(nèi)的變電站和發(fā)電廠安裝后，就能夠使調(diào)度人員實(shí)時(shí)監(jiān)視到全網(wǎng)的動(dòng)態(tài)過程。的基本原理及結(jié)構(gòu)的基本原理為：接收器給出信號(hào)，鎖相振蕩器將其劃分成一定數(shù)量的脈沖用于采樣，濾波處理后的交流信號(hào)經(jīng)數(shù)模（）轉(zhuǎn)換器量化，微處理器按照遞歸離散傅立葉變換原理計(jì)算出相量。對(duì)三相相量，微處理器采用對(duì)稱分量法計(jì)算出正序相量。依照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格式將正序相量、時(shí)間標(biāo)記等裝配成報(bào)文，通過專用通道傳送到

3、遠(yuǎn)端的主站數(shù)據(jù)集中器。的典型結(jié)構(gòu)如圖所示。主站數(shù)據(jù)集中器收集來自各個(gè)的信息，為全系統(tǒng)的監(jiān)視、保護(hù)和控制提供數(shù)據(jù)。圖示出了與主站數(shù)據(jù)集中器的通信，可以采用多種通信技術(shù)，如直接連線、無線電、微波、公共電話、蜂窩電話、數(shù)字無線、專用網(wǎng)絡(luò)等。目前，運(yùn)用較多的子站之間與主站的通信方式有兩種：（）電力數(shù)據(jù)網(wǎng)方式子站的以太網(wǎng)口直接與電力數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī)連接并接入到通信前置機(jī)；（）專線方式：子站的以太網(wǎng)口經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，接入到通信前置機(jī)。設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)傳輸層應(yīng)用了協(xié)議，在應(yīng)用層采用了規(guī)約，可使主站靈活配置并控制子站。在設(shè)備體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)字信號(hào)處理、同步通信是同步相量測量技術(shù)的關(guān)鍵，而防混疊濾波器，轉(zhuǎn)換器等器件的性

4、能也將直接影響測量的精度。應(yīng)用及分析圖典型結(jié)構(gòu)框圖實(shí)現(xiàn)的功能同步相量測量（）測量變電站線路三相基波電壓、三相基波電流、序量值、開關(guān)量等的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)時(shí)標(biāo)；（）測量發(fā)電機(jī)機(jī)端三相基波電壓、三相基波電流、序量值、開關(guān)量、發(fā)電機(jī)功角、發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)時(shí)標(biāo)；（）測量勵(lì)磁系統(tǒng)、系統(tǒng)等的直流模擬量等。同步相量數(shù)據(jù)傳輸裝置根據(jù)規(guī)約將同步相量數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡荆瑐鬏數(shù)耐ǖ栏鶕?jù)實(shí)際情況而定，如：以太網(wǎng)、口等，通信鏈路協(xié)議為。數(shù)據(jù)整定及就地顯示（）裝置的參數(shù)當(dāng)?shù)卣ǎ唬ǎ┭b置的測量數(shù)據(jù)可以在計(jì)算機(jī)界面上以相量列表、主接線圖相量矢量表計(jì)、相量矢量圖、連續(xù)相量變化圖、模擬量波形圖、模擬量值、開關(guān)量狀態(tài)等方式

5、顯示。擾動(dòng)數(shù)據(jù)記錄（）具備暫態(tài)錄波功能。用于圖與主站數(shù)據(jù)集中器的通信圖變電站相量測量、數(shù)據(jù)傳送示意圖記錄瞬時(shí)采樣的數(shù)據(jù)，輸出格式符合（）的要求；（）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)；（）可以以或的方式和主站交換定值及故障數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)赝ㄐ沤涌趫D發(fā)電機(jī)相量測量示意圖圖發(fā)電廠相量數(shù)據(jù)傳送示意圖裝置提供通信接口用于和勵(lì)磁系統(tǒng)、系統(tǒng)、電廠監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。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)。的應(yīng)用變電站圖表示了變電站相量測量、數(shù)據(jù)傳送示意圖。變電站同步相量測量一般只對(duì)電源側(cè)線路進(jìn)行測量。根據(jù)測量線路數(shù)量的要求，配置一定數(shù)量的測量裝置；全站配置一個(gè)數(shù)據(jù)管理單元，用于多臺(tái)

6、數(shù)據(jù)的整合及轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)的方向考慮有省調(diào)、國調(diào)、網(wǎng)調(diào)。同時(shí)考慮當(dāng)?shù)貞?yīng)有一臺(tái)計(jì)算機(jī)用于簡單地顯示、操作；全站配置一個(gè)，用于多個(gè)測量裝置的時(shí)間同步；裝置與裝置之間、裝置與之間、通信單元與主站之間均采用光纖通信。發(fā)電廠發(fā)電廠測量不同于變電站測量。其不但要完成線路量測量，而且要完成發(fā)電機(jī)測量且這是關(guān)鍵。圖是一個(gè)發(fā)電機(jī)測量的示意圖。其測量的輸入不僅包括機(jī)端電流電壓，而且還包括發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸脈沖信號(hào)（鑒相信號(hào)或轉(zhuǎn)速信號(hào)），以及其他的直流控制信號(hào)。其主要完成發(fā)電機(jī)功角及發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢相量的測量。圖表示了發(fā)電廠的配置通信示意圖。線路測量同變電站測量方式，發(fā)電機(jī)測量已在上面描述。一個(gè)電廠配置一臺(tái)線路測量裝置；一個(gè)發(fā)電

7、機(jī)配置一臺(tái)發(fā)電機(jī)測量裝置；全廠配置一個(gè)數(shù)據(jù)管理單元，用于多臺(tái)數(shù)據(jù)的整合及轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)的方向考慮有省調(diào)、國調(diào)、網(wǎng)調(diào)。同時(shí)考慮當(dāng)?shù)貞?yīng)有一臺(tái)計(jì)算機(jī)用于簡單地顯示、操作；全站配置一個(gè)，用于多個(gè)測量裝置的時(shí)間同步；裝置與裝置之間、裝置與之間、通信單元與主站之間均采用光纖通信。的通信圖和主站通信連接示意圖制。與主站通信（）建立數(shù)據(jù)流管道。等待子目前和主站的通信方式均采站建立數(shù)據(jù)流管道的申請(qǐng)，建立與子用高速廣域網(wǎng)技術(shù)，圖表示了在發(fā)電廠變電站內(nèi)的通信連接示意圖。站之間的數(shù)據(jù)流管道，通過數(shù)據(jù)流管道接收子站的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。由圖可見，一般站內(nèi)均設(shè)有遠(yuǎn)動(dòng)通子站通信啟動(dòng)過程信通道，其和主站的通信媒介為光首先建立管理管道。

8、等待主站建纖，因此具有較寬的通信帶寬。遠(yuǎn)動(dòng)立管理管道的申請(qǐng)；接受主站建立管通信通道的接入一般為接口，因理管道的申請(qǐng)后，建立與主站之間的此對(duì)于本身，必須考慮將管理管道；通過管理管道，接收和發(fā)以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成接口以便送管理命令和，配置幀。管接入遠(yuǎn)動(dòng)通信通道。在接入時(shí)，如果理管道和的傳送方式為：和遠(yuǎn)動(dòng)通信通道的距離較短，則文件由子站產(chǎn)生，并應(yīng)主站的可以直接用雙絞線；如果較長則必須召喚傳送給主站；文件由主站用光纖（相應(yīng)地增加光電轉(zhuǎn)換器）。根據(jù)文件產(chǎn)生，并主動(dòng)下發(fā)給網(wǎng)絡(luò)通信流程子站，子站根據(jù)接收的文件發(fā)在描述網(wǎng)絡(luò)通信流程之前，首先送實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。然后建立數(shù)據(jù)流管需要明確以下幾個(gè)概念。道，向主站提出建立數(shù)

9、據(jù)流管道的申配置幀（）為和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)請(qǐng)，建立數(shù)據(jù)流管道；通過管理管道提供信息及參數(shù)的配置信息，為機(jī)器接收主站的“開啟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”命令后可讀的二進(jìn)制文件。由產(chǎn)開始實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。生，是系統(tǒng)配置文件，包括可當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)流管道故障斷開或管以容納的所有可能輸入量；由理管道故障斷開的現(xiàn)象時(shí)，數(shù)據(jù)流管主站產(chǎn)生，是數(shù)據(jù)配置文件，指出數(shù)道和管理管道則需要重建，將斷開主據(jù)幀的目前配置狀況。站和對(duì)應(yīng)子站的數(shù)據(jù)流管道和管理管數(shù)據(jù)流管道是指子站和主站之道，并重新建立通信過程。間，或者裝置和數(shù)據(jù)集中器之當(dāng)管理管道和數(shù)據(jù)流管道均正常間實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)的傳輸通道。其數(shù)據(jù)傳輸方向是單向的，為子站到主站，時(shí)，一切通信傳輸均保持正常。此時(shí)，

10、通過數(shù)據(jù)流管道，子站按設(shè)定頻率向主或者裝置到數(shù)據(jù)集中器。管理管道是指子站和主站之間，站發(fā)送實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，主站不發(fā)送任何命令；通過數(shù)據(jù)流管道，主站接收子站或者裝置和數(shù)據(jù)集中器之間管理上送的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，校驗(yàn)錯(cuò)誤后丟棄命令、記錄數(shù)據(jù)和配置信息等的傳輸該數(shù)據(jù)幀；主站定時(shí)通過管理管道發(fā)送通道，其數(shù)據(jù)傳輸方向是雙向的。數(shù)據(jù)流管道和管理管道的通信協(xié)“心跳”信號(hào)，子站接收后，發(fā)送“心跳”信號(hào)給主站。議采用協(xié)議，子站作為管理通道的服務(wù)器端、數(shù)據(jù)流管道的客戶端；主站作為管理管道的客戶端、數(shù)據(jù)流結(jié)語管道的服務(wù)端。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)或重建時(shí)，數(shù)據(jù)流管道和管理管道均未建目前的研究及應(yīng)用處于初始立。階段，還有部分的采樣、計(jì)算方法有主站通信啟動(dòng)過程待于研究，對(duì)于技術(shù)規(guī)范、功能要（）建立管理管道。主站向子求、現(xiàn)場應(yīng)用、現(xiàn)場安裝還有待于研站提出建立