廣域同步相量測量技術(shù)

1、第2章廣域同步相量測量技術(shù)同步相量技術(shù)能夠利用GPS信息同步地采樣模擬電壓、電流信號，可以得到電壓和電流信號的幅值和相角，被認(rèn)為是電力系統(tǒng)未來最重要的測量技術(shù)。同步相量技術(shù)的特性：（1）它能夠提供時間同步的次秒級采樣數(shù)據(jù)，典型的每秒10,25或60個采樣值?？捎糜陔娏ο到y(tǒng)廣域?qū)崟r動態(tài)監(jiān)測、穩(wěn)定監(jiān)測、穩(wěn)定裕度監(jiān)測，同時也可以提高狀態(tài)估計，實施廣域控制與保護(hù)等功能。（2）傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)是基于穩(wěn)態(tài)潮流分析，因此無法觀測系統(tǒng)的動態(tài)特性。而同步相量技術(shù)通過采集次秒級的同步相量數(shù)據(jù)能夠觀測電力系統(tǒng)的動態(tài)行為。（3）同步相量數(shù)據(jù)可以使得局部母線測量信息用于電網(wǎng)的廣域動態(tài)顯示，因此可以實現(xiàn)分布式傳感和協(xié)

2、調(diào)控制；（4）同步相量測量可以直接提供次秒級的相角信息。這些相角數(shù)據(jù)傳統(tǒng)上是通過狀態(tài)估計得到的，一般每5分鐘更新一次。（5）同步測量信息能夠提高事故后擾動分析能力。為了實現(xiàn)同步相量測量，IEC制定了IEC13441995規(guī)約，而后進(jìn)行了修正，并在2005年形成IECC37.118-2005規(guī)約，該規(guī)約對非額定頻率的信號進(jìn)行了詳細(xì)的定義。系統(tǒng)必須要能夠接收具有高精度、可靠的時鐘信號。目前，世界上共有四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)：美國GPS歐洲伽利略GALILEO俄羅斯的格洛納斯GLONASS口我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）使用21+3顆高度約2.02萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。每顆衛(wèi)

3、星均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP）。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。歐洲“伽利略”系統(tǒng)與GPS相比，有較大的不同?！百だ浴庇媱澥且环N中高度圓軌道衛(wèi)星定位方案。該系統(tǒng)總共發(fā)射30顆衛(wèi)星，其中27顆衛(wèi)星為工作衛(wèi)星，3顆為候補(bǔ)衛(wèi)星。衛(wèi)星高度為24126公里，位于3個傾角為56度的軌道平面內(nèi)。該系統(tǒng)除了30顆中高度圓軌道衛(wèi)星外，還有2個地面控制中心，可以為公路、鐵路、空中和海洋運輸甚至徒步旅行者有保障地提供精度為1米的定

4、位導(dǎo)航服務(wù)?！百だ浴毕到y(tǒng)可以發(fā)送實時的高精度定位信息，這是現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所沒有的，同時“伽利略”系統(tǒng)能夠保證在許多特殊情況下提供服務(wù)，如果失敗也能在幾秒鐘內(nèi)通知客戶。與美國的GPS相比，“伽利略”系統(tǒng)更先進(jìn)，也更可靠。美國GPS向別國提供的衛(wèi)星信號，只能發(fā)現(xiàn)地面大約10米長的物體，而“伽利略”的衛(wèi)星則能發(fā)現(xiàn)1米長的目標(biāo)。“格洛納斯”是俄語中“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”的縮寫。該系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置為24顆衛(wèi)星，而18顆衛(wèi)星就能保證該系統(tǒng)為俄羅斯境內(nèi)用戶提供全部服務(wù)。美制GPS從衛(wèi)星反饋到地面的GPS信號很弱，如果對方采取多種干擾，都會使地面GPS接收機(jī)無法正常工作。而“格洛納斯”系統(tǒng)的衛(wèi)星具有更強(qiáng)的抗干

5、擾能力。該系統(tǒng)衛(wèi)星分為“格洛納斯”和“格洛納斯-M”兩種類型，后者使用壽命更長，可達(dá)7年。研制中的“格洛納斯K”衛(wèi)星的在軌工作時間可長達(dá)10年至12年。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，提供兩種服務(wù)方式，即開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。開放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)免費提供定位、測速和授時服務(wù)，定位精度為1。米。授權(quán)服務(wù)是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）是一個接收型的定位系統(tǒng)，只轉(zhuǎn)播信號，用戶接收就可以做定位了，不受容量的限制?！氨倍芬惶枴笔请p向的，既有定位又有通信的系統(tǒng)，但是有容量限制。中國計劃2008年滿足中國及周

6、邊地區(qū)用戶對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的需求，逐步擴(kuò)展為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)，為了滿足采集信息的全局可用性，采樣調(diào)度校對時鐘的方法不斷向監(jiān)控站發(fā)送對時命令，以使全網(wǎng)信息采集系統(tǒng)的時鐘一致。由于精度不夠，因此計算出的相角信息無法做到實際監(jiān)測和控制應(yīng)用。將同步相量測量技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)真正實現(xiàn)實時安全監(jiān)控提供了必要的基礎(chǔ)。2.1同步向量技術(shù)2.1.1向量相量是用于表示正弦信號的具有幅值和相角的量。設(shè)正弦信號表示為(21)x(t)=Xmcos(t)。為正弦信號的瞬時頻率，*為初始相角。其中，Xm為正弦波形的幅值,信號x(t)的相量表示為(22)Xmj-、2eVcos(t-二)

7、=Ri(t)Ld(t)dt其解i(t)=Icos(ot+e),我們可以用指數(shù)形式復(fù)數(shù)表示電壓和電流為則相量方程為電流相量解V=Vej*,I=Iej6Vej=(RjL)Iej"Iej。=Vej；'(RjL)由上可知，相量有一下特點：相量表示的是正弦波形。相量幅值與正弦波形的最大值相等，相角為時間t=0時刻波形的相角；相量只表示單一頻率分量；在相量解中已經(jīng)沒有時間變量，所有參數(shù)都為常數(shù)；在穩(wěn)態(tài)研究中，用相量表示再理論上沒有必要定義時間參考點；在電力系統(tǒng)中，相量技術(shù)可用于任何參數(shù)恒定、頻率單一的問題研究。如潮流計算和短路計算程序等。從理論上講，我們只能應(yīng)用相量技術(shù)研究穩(wěn)態(tài)條件下的電

8、力系統(tǒng)。2.1.2同步向量定義同步相量在IEEE13441995協(xié)議中給出了定義。該定義只是考慮額定頻率信號的相量，并沒有考慮非額定頻率的情況。在修正的IECC37.118-2005協(xié)議，對于非額定頻率進(jìn)行了詳細(xì)的描述。對于彳t號x(t)的相量X(23)X=Xr+jXi=Xmej*=(cose+jsin*)22其中，Xm/應(yīng)為信號的有效值；e為信號在額定頻率下的瞬時相角，信號的額定頻率與UTC同正弦信號的相量表示與它的頻率無關(guān)，因此，對于非額定頻率信號的相量表示是相同的?？紤]以時間間隔為進(jìn)行觀測信號0,T0，牙0,T0，nT0，可以獲得對應(yīng)的信號相量表示為Xo,Xi,X2,如果觀測間隔飛與信號

9、的周期相等T=1/f,或為信號周期的整數(shù)倍，則在每個觀測點得到的為一恒定的相量。對于非額定頻率的信號來講，幅值，但相量X0,X1,X2,的相角將以速率所示。T0#nT,n=0,1,2,，觀測的相量有相同的2n(f-f0)T0(f0=1/T0)進(jìn)行變化，如圖3-2圖22觀測周期T的正弦信號當(dāng)信號的最大值發(fā)生在UTC的secondrollover時，相角小定義為0二；當(dāng)信號穿越變正零點發(fā)生在UTC秒脈沖翻轉(zhuǎn)時，相角由定義為-90:如圖23。.ViXri42X-X也)Rrprmta力nn(0degreesJ1(電。d&grees)圖23同步相量的表示慣例同步相量測量數(shù)據(jù)采用UTC時間作為相應(yīng)

10、測量時刻的時間標(biāo)志。時標(biāo)由三部分組成：世紀(jì)秒(SOC)計數(shù)、分?jǐn)?shù)秒(fraction-of-second)計數(shù)和時間狀態(tài)值。SOC是一個4字節(jié)的二進(jìn)制秒計數(shù)，起始于1970年1月1日午夜00:00;為了保持與UTC同步，需加入或去掉閏秒(leapsecond)進(jìn)行協(xié)調(diào)。同步相量測量同步UTC時間的精度必須滿足于IECC37.118標(biāo)準(zhǔn)。對于50HZ的正弦信號，1Ns的時間誤差對應(yīng)著0.018二相角誤差；對于60Hz的正弦信號，1Ns的時間誤差對應(yīng)著0.022二的相角誤差。0.01弧度或0.57。的相角誤差本身會導(dǎo)致1%的TVE(TotalVectorError)。對于50HZ的系統(tǒng)，這相當(dāng)于&

11、#177;31Ns最大時間誤差；對于60HZ的系統(tǒng)，這相當(dāng)于±26Ns最大時間誤差。注：由于地球軌道并非圓形，其運行速度又隨著地球與太陽的距離改變而出現(xiàn)變化，因此視太陽時欠缺均勻性。視太陽日的長度同時亦受到地球自轉(zhuǎn)軸相對軌道面的傾斜度所影響。為著要糾正上述的不均勻性，天文學(xué)家計算地球非圓形軌跡與極軸傾斜對視太陽時的效應(yīng)。平太陽時就是指經(jīng)修訂后的視太陽時。在格林尼治子午線上的平太陽時稱為世界時(UT0),又叫格林尼治平時(GMT)。UT1與UT2是兩種較UT0均勻的時標(biāo)。隨著較為精確的時鐘面世，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)在不同地點量度的世界時出現(xiàn)差別。這種差別是由于地軸擺動而引起的。各地天文臺詳細(xì)測

12、量了地軸擺動的影響后，制定了一種稱為UT1的新時標(biāo)將這種影響刪除。在時鐘的精確度進(jìn)一步改進(jìn)后，又發(fā)現(xiàn)UT1具有周期性變化。這種變化是由地球自轉(zhuǎn)率的季節(jié)性變動引起的。上述影響經(jīng)修正后，得到一種更加均勻的時標(biāo)稱為UT2。一種稱為協(xié)調(diào)世界時的折衷時標(biāo)于1972年面世。為了確保協(xié)調(diào)世界時與世界時(UT1)相差不會超過0.9秒，有需要時便會在協(xié)調(diào)世界時內(nèi)加上正或負(fù)閏秒。因此協(xié)調(diào)世界時與國際原子時(TAI)之間會出現(xiàn)若干整數(shù)秒的差別。位于巴黎的國際地球自轉(zhuǎn)事務(wù)中央局(IERS)負(fù)責(zé)決定何時加入閏秒。國際原子時(TAI):1967年的第13屆國際度量衡會議上通過了一項決議，采納以下定義代替秒的天文定義：一秒

13、為葩-133原子基態(tài)兩個超精細(xì)能級間躍遷輻射9,192,631,770周所持續(xù)的時間。國際原子時是根據(jù)以上秒的定義的一種國際參照時標(biāo)，屬國際單位制(SI)。國際原子時標(biāo)是一種連續(xù)性時標(biāo)，由1958年1月1日0時0分0秒起，以日、時、分、秒計算。原子時標(biāo)的準(zhǔn)確度為每日數(shù)納秒，而世界時的準(zhǔn)確度則只為數(shù)毫秒。2.2同步測量數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)相量測量單元是同步相量數(shù)據(jù)采集的核心元件，其原理框圖如2-4所示。圖24PMU原理框圖下面介紹幾種常用的信號采樣系統(tǒng)：1 .定時間間隔的信號采樣傳統(tǒng)上，數(shù)字故障錄波器一般以固定時間間隔進(jìn)行采集信號數(shù)據(jù)(如，采樣速率fs為每秒1000采樣點）。采樣脈沖或是由內(nèi)部時鐘或是由

14、外部時鐘進(jìn)行同步。內(nèi)部時鐘一般是從數(shù)字采集裝置的時鐘源獲得，如圖25;而外部時鐘通常接收GPS的時鐘信號作為絕對時鐘參考信號，如圖26。采樣間隔圖25局部時鐘的定時間間隔的采樣系統(tǒng)圖2-5采樣系統(tǒng)的優(yōu)點是采樣數(shù)據(jù)保留了電力系統(tǒng)的頻率信息。通過這些采樣數(shù)據(jù)可以分析電力系統(tǒng)在擾動期間的頻率的變化及頻偏，但該采樣系統(tǒng)不適合同步相量測量。圖26利用GPS的定時間間隔的同步相量采樣系統(tǒng)圖2-6數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)的優(yōu)點是能夠進(jìn)行計算同步相量。2 .倍頻采樣與具有自適應(yīng)濾波器的定時間間隔的信號采樣方法當(dāng)電力系統(tǒng)在非額定頻率運行時，采用倍頻采樣技術(shù)能夠減小相量計算誤差。圖2-7為一個倍頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它可作為于數(shù)字

15、繼電保護(hù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。圖2-7倍頻數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過計算系統(tǒng)的運行頻率fsys,然后，利用估計的fsys頻率信息獲得倍頻fs作為信號采集系統(tǒng)的采樣頻率。文獻(xiàn)1提出了一種頻率fsys估計的方法，還有一些其它的頻率估計算法見文獻(xiàn)2。LPF為硬件低通濾波器，DBPF為數(shù)字帶通濾波器。倍頻數(shù)據(jù)采集方法的優(yōu)點是減少了相量計算中的誤差，采樣系統(tǒng)的殘留誤差只取決于頻率估計器的誤差（一般低于。01）;其缺點是計算相量不是參考絕對時間的同步測量相量。圖28是一個具有自適應(yīng)濾波器的定時間間隔的信號采樣系統(tǒng)。該系統(tǒng)適合用于故障濾波器以及諧波分析等。圖28具有自適應(yīng)濾波器的定時間間隔的信號采樣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

16、估方t出系統(tǒng)頻率fSyS,然后，利用該頻率信息修正數(shù)字帶通濾波器的濾波系數(shù)，oyo該帶通濾波器稱為“自適應(yīng)帶通濾波器”。該方法具有吸引力的是，由于不需要固定的采樣頻率，它減小了相量計算的誤差，且相量幅值測量具有較大的頻率范圍。缺點是不能夠為電力系統(tǒng)中多個數(shù)據(jù)采集設(shè)備一個公共的參考時間，因此不適用于同步相量測量。3 .適用于同步相量測量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前面討論的數(shù)據(jù)采集的方法，或者適合于同步相量數(shù)據(jù)測量，其采樣頻率要以GPS時鐘的絕對時間為參考點；或者適合于繼電保護(hù)和故障錄波器等，其采樣頻率為倍頻系統(tǒng)頻率。圖2-9給出了同時適合于上述兩種要求的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。為了獲得電網(wǎng)的全局同步相量數(shù)據(jù)

17、的“快照”，電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備（PMU等）應(yīng)該以統(tǒng)一固定的時間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，采樣頻率fs要依賴于GPS時鐘信號。GPS（接收器.系統(tǒng)頻viy率估計時間同步降采樣fsysV,I信號'*LPF'A/DCAL-r*DLPF"RSMPDBPFr*線路保護(hù)同步相量測量圖29具有GPS的倍頻采樣的同步相量測量系統(tǒng)圖中CAL為一校正環(huán)節(jié)，用于補(bǔ)償采樣系統(tǒng)的硬件環(huán)節(jié)誤差。其輸出數(shù)據(jù)是高速率采樣信號，可用于同步相量測量、故障錄波以及諧波分析等應(yīng)用。高采樣速率的數(shù)據(jù)通過一個數(shù)字低通濾波器（DLBF）,然后進(jìn)行降采樣和重采樣。降采樣環(huán)節(jié)以低采樣速率輸出數(shù)據(jù)，用于系統(tǒng)頻率估計。重_采樣環(huán)

18、節(jié)有兩個輸入，一是DLPF的輸出的濾波信號，二是系統(tǒng)頻率估計信號fsys0重采樣環(huán)節(jié)以倍頻采樣（如32fsys）輸出數(shù)據(jù)，然后，其輸出數(shù)據(jù)通過一個具有不依賴于系統(tǒng)頻率fsys的固定濾波系數(shù)的數(shù)字帶通濾波器（DBPF）。DBPF的輸出可用于繼電保護(hù)、諧波分析等應(yīng)用，數(shù)字帶通濾波器的輸出與校正環(huán)節(jié)的輸出可用于計算同步相量測量數(shù)據(jù)。圖210給出另一個同步相量測量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其A/D的采樣速率由裝置的時鐘信號確定，重采樣頻率采樣GPS的絕對時鐘信號和系統(tǒng)頻率估計信號。圖210具有局部和GPS時鐘的同步相量測量重采樣系統(tǒng)4 .相量幅值與相角的解藕算法考慮到具有自適應(yīng)采樣的數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)可以容許相量的幅

19、值測量具有較大的頻率范圍，而具有固定采樣頻率的數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)可以避免估算系統(tǒng)頻率f2。，如果將兩種系統(tǒng)組合起來就可以優(yōu)化同sys步相量測量系統(tǒng)的性能。圖211給出了一個這樣的系統(tǒng)1圖211解藕相量測量的原理考慮系統(tǒng)電壓信號波形v（t）=Vcos佯t+日）.對該信號乘上一個時間同步單位相量信號.則有:V=Vcos（2二fNt）e_j27：fNt也可以表示為V=Vej2二fJej,e-j2-fNte-je-j2二年2V=Vej/4二fNteT2對上式濾除倍頻分量，得該計算相量信號與原相量信號的相角相同，只是相量的幅值為原信號的一半。這是因為我們使用了同步速的單位相量信號去解調(diào)輸入電壓信號，這使的在非

20、額定頻率下計算相量的幅值與實際信號不對應(yīng)。為了獲得與頻率無關(guān)的相量測量信號的幅值，可以采用自適應(yīng)采樣頻率技術(shù)來計算相量幅值。2.3同步向量計算2.3.1同步相量的計算方法1.傅立葉算法（DFT）電力系統(tǒng)同步相量一般是指計算正序分量。設(shè)任意電信號為x（t）=Xcos（cot+中），示為廠：X=Xe對三相電力系統(tǒng)，則有X；=Xae岫，Xb=Xbe他，Xc=Xcej利用“對稱分量”法，電力系統(tǒng)的正、負(fù)與零序分量為：則相量表Xol1x；一11111irXaI2aa2|Xb,其中，a=ej"a2aXc則正序分量為1,2,j“=產(chǎn)兇ad/設(shè)每周波的采樣點為N點，采樣周期為To,則任一相信號為1N

21、_空：Xi=ZXi(k)MeN,其中,NkJi=a,b,c則有任意一相的計算相量如下圖所示。圖212任意一相信號與相量計算將上式代入正序分量計算公式，即得所求信號的相量2.3.2非額定頻率對相量計算的影響對一個周波采樣N點的信號，其RMSF目量可由下列付氏算法表示_j(k1/2)2?x(k1/2).：teN(220)其中，X為一周波的計算相量，At=1/（N,fN）,x（k+1/2）At為電壓或電流在（k+1/2）At時刻的采樣值。假設(shè)N是偶數(shù)，1/2采樣偏移量主要是用于在采樣值和復(fù)指數(shù)實現(xiàn)在on-tome標(biāo)記的中心采樣。假設(shè)上述采樣信號，頻率可以存在偏差，即可以為非額定頻率，相角采樣是在t=

22、0:x(k+1/2)At=72ReXej(k”)2M(2-21)其中，X為實際采樣相量，fN為額定頻率，f為實際采樣信號的頻率。將方程（221）帶入方程（220）,進(jìn)行化簡，可以看到一周波的相量計算值與實際值的關(guān)系為：(222)X*為相量X的共軻，A和B為八sin二(f/fN-1)A=Nsin(二/N)(f/fN-1)sin二(f/fN-1)Nsin(2二/N)(二/N)(f/fN-1)從A和B表達(dá)式可以看出，隨著實際頻率接近額定頻率，A趨于1,B趨于0,計算相量精確地等于實際相量值。或者說，當(dāng)信號的實際頻率等于額定頻率時，由方程（220）的中心窗口計算的相量是與相角和幅值無關(guān)的。對于非額定頻

23、率信號，從A和B表達(dá)式可知，存在著相角和幅值誤差。隨著實際頻率偏離額定頻率，A開始從1收縮；B開始遠(yuǎn)離0值，而且頻率增加為正值，頻率減小為負(fù)值。因此，信號相量變形。為了清楚的了解相量變形的特性，將方程（222）寫成實部和虛部的形式：Re又=A+BReX（223）Im又=A-BImX（224）上述方程表示為橢圓。將（223）和（224）寫成下列形式愣B1L%114eXIMX岡2（2-25）從（225）看出所有計算相量的軌跡是一橢圓，橢圓的長軸和短軸與復(fù)平面的軸是一致的。隨著頻率的偏差增大，橢圓的偏心矩就變得更差。對頻率小的正偏差，橢圓的長軸與實軸是一致的；對頻率小的負(fù)偏差，橢圓的長軸與虛軸是一致

24、的。圖2-7給出理想相量與非額定頻率55Hz情況下的計算相量誤差。埋想相量圖2-13非額定頻率計算相量誤差通常，電力系統(tǒng)的out-of-band信號頻率范圍在050Hz。尤其，發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)的低頻振蕩信號，頻率一般為13Hz。為了能夠觀測到3Hz的信號，相量記錄速率必須大于其2倍。我們選擇為IEC37.118標(biāo)準(zhǔn)中的最小記錄速率10,即每秒采樣10個相量數(shù)據(jù)。假如，系統(tǒng)存在一個10Hz的干擾信號，幅值為信號波形的10%,PMU勺記錄速率為每秒10個相量記錄速率。通過計算TVE,擾動信號的影響不高于1%。2.4同步向量測量的性能指標(biāo)與一致性校驗2.4.1 同步向量測量的性能指標(biāo)1.同步報告速率50

25、Hz和60Hz的PMU支持以因數(shù)倍額定電力線頻率作為相量數(shù)據(jù)記錄速率或輸出速率。對于系統(tǒng)，要求的記錄速率如表1。表1:要求PMU的記錄次數(shù)系統(tǒng)頻率50Hz60Hz記錄速率（每秒幀數(shù)）10251012152030通常，PMU實際采樣的速率由用戶進(jìn)行選擇?？梢园ǜ叩挠涗浰俾?，尤其，鼓勵采樣與系統(tǒng)頻率相等的記錄頻率。2.記錄時間對于PMU每秒N幀的記錄速率，記錄時間應(yīng)該在每秒內(nèi)均勻地分布，并且與UTC的秒rollover一致（通常由GPS提供1PPS）。這些記錄時間是用于確定同步相量的瞬時值的，如圖22中，其記錄時間分別在0,T0,2T0,3To,時刻。3.PMU的反應(yīng)時間同步向量測量的精度要求

26、在信號的Xm,8和4都固定的情況下，并且影響條件在下節(jié)表2中列出，系統(tǒng)信號總的向量誤差TVE,在給定相應(yīng)的一致性級別中不應(yīng)超過TVE的極限。TVE定義為:TVE_(X,(n)-X)(Xi(n)-Xi)Xr2X：其中，Xr(n)和Xj(n)是測量設(shè)備給出的測量值，Xr和Xj輸入信號在測量瞬間的理論值，由方程23確定。在輸入信號的頻率等于額定頻率時，相量是時不變的，它的坐標(biāo)將是固定的，且由單相信號確定。在輸入信號的頻率不等于額定頻率時，相量在復(fù)平面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變化。TVE是理論相量與測量裝置估算相量的向量差的幅值，表示為理論相量幅值的百分?jǐn)?shù)。一致性校驗(ComplianceVerification)一

27、致性測試是在穩(wěn)態(tài)條件下通過比較獲得的相量估算值與相應(yīng)的理論值，進(jìn)行計算TVE。所謂穩(wěn)態(tài)條件是指：測試信號的Xm,和.以及所有影響量在測試過程期間都是恒定的。注意，在非額定頻率情況下，盡管測試信號相角4是恒定的，但測量相角是變化的。測試參考條件和影響因素定義在表2。表2:一致性級別01下影響量和允許的誤差RefttfiiceconditionRniigeofiufluencequmiticychangewithrespecttoleferenceandmnximuiiLfillowable1X1inpercentf""o|foreachcomplifliicelevelLee

28、l0LevelRtingeTXT(%)RfingenTSignalfrecuentt'±05Rz1±5HziSignalniagninideIDO%rnred8(K4to120%rated110%g120°<.ratediPtn走anglFDladirtis=hradjans1±jtradiaiuiHarnionicdisrcriion<02%(THD>1%anyhotnioiucupto30rli110%：anylianiiciiifupec30ttiL6M9finterfeiingsignal,atfwhete|£

29、-知>人/2.-phasorleporiingrale,I-Fg向mjofinpirHgmlmagnitude1.0%ofiitpUTsignalmaiurude110%ofinputsignalmagtHnidsI注：級別1作為標(biāo)準(zhǔn)的一致性級別。對由某些應(yīng)用提供的級別0,某些指標(biāo)不能在級別1中實現(xiàn)。存在的問題在實際應(yīng)用中，與相量數(shù)據(jù)有效性相關(guān)的有兩類問題：1)由通信網(wǎng)絡(luò)造成的數(shù)據(jù)損失問題。如數(shù)據(jù)傳輸帶寬限制、傳輸碰撞、錯誤的路由、設(shè)備維護(hù)停電以及設(shè)備故障等；2)測量數(shù)據(jù)的有效性以及不正確的PT和CT定值(rations)在電力系統(tǒng)廣域同步測量系統(tǒng)中，不同廠家的PMU同時安裝在一個測量系統(tǒng)的相量的相角測個系統(tǒng)采樣同一個廠家的量誤差比較大，如圖所示給出了不同廠家的PMU在系統(tǒng)頻率60Hz周圍的相量測量誤差。如果在PMU,就不會存在這些同步相量數(shù)據(jù)的誤差問題。X»圖214不同廠家的PMU相角測量誤差2.5電力系統(tǒng)廣域同步測量系統(tǒng)2.5.1相量測量單元信號采集通道