廣域測(cè)量系統(tǒng)

廣域測(cè)量系統(tǒng)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)01簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)功能目錄030204基本信息廣域測(cè)量系統(tǒng)（WideAreaMeasurementSystem，WAMS）是指基于同步相量技術(shù)構(gòu)成的新一代電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)。廣域測(cè)量系統(tǒng)具有異地高精度同步相量測(cè)量、高速通信和快速反應(yīng)等技術(shù)特點(diǎn)，非常適合用于大跨度電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述廣域測(cè)量系統(tǒng)（WideAreaMeasurementSystem，WAMS）技術(shù)的提出和研究可以追溯到1990年以前。在1996年8月10日的美國(guó)西部大停電中，基于PMU的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)因成功記錄了在系統(tǒng)解列前相角增長(zhǎng)使系統(tǒng)變?nèi)醯倪^(guò)程而備受**。2003年的美加大停電極大推進(jìn)了WAMS的建設(shè)，并促進(jìn)WAMS應(yīng)用研究成果向工業(yè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)化。WAMS由以PMU為基層信息采集單元，位于調(diào)度中心的主站系統(tǒng)和滿足兩者進(jìn)行信息交換的通信系統(tǒng)組成，相比傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)，WAMS系統(tǒng)的采集單元不僅由PMU替換RTU，主站系統(tǒng)功能增強(qiáng)外，對(duì)通信系統(tǒng)的要求更加苛刻。由于WAMS的信息來(lái)源是PMU所采集的精確、實(shí)時(shí)和同步信息，所以WAMS具有異地高精度同步相量測(cè)量、高速通信和快速反應(yīng)等技術(shù)特點(diǎn)，非常適合大規(guī)模電網(wǎng)調(diào)度。相對(duì)于穩(wěn)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制的SCADA，WAMS可以看作它的進(jìn)一步延伸系統(tǒng)。

主要包括電力系統(tǒng)同步相量測(cè)量單元（PhasorMeasurementUnit，PMU）、相量數(shù)據(jù)集中器（PhasorDataConcentrator，PDC）、控制中心（ControllerCentre，CC）以及作為數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)的高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)（CommunicationNetworks，CN）等。WAMS可借助GPS等高精度時(shí)鐘采集廣域電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)，包括電氣相量，再通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò)將分散的相量數(shù)據(jù)集中起來(lái)，得到電網(wǎng)全局統(tǒng)一時(shí)空坐標(biāo)下的動(dòng)態(tài)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高電網(wǎng)的自動(dòng)控制和安全穩(wěn)定水平。特點(diǎn)特點(diǎn)較之傳統(tǒng)的基于擾動(dòng)檢測(cè)的晶閘管投切電容器（ThyristorSwitchedCapacitor，TSC）系統(tǒng)，WAMS系統(tǒng)特點(diǎn)為：①采用相對(duì)功角或角速度判別系統(tǒng)的暫態(tài)功角穩(wěn)定性并實(shí)施控制策略，概念簡(jiǎn)單直觀，較好地反映了系統(tǒng)的本質(zhì)。對(duì)于所有擾動(dòng)（包括區(qū)外擾動(dòng)引起的暫態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題）均能正確響應(yīng)。②有望從根本上克服現(xiàn)有局部和分散控制系統(tǒng)的不足，實(shí)現(xiàn)全局的優(yōu)化協(xié)調(diào)控制。③它是一種基于直接響應(yīng)的控制，直觀方便，易于實(shí)現(xiàn)，有利于減少檢測(cè)點(diǎn)，只需要在（發(fā)端）電廠和（受端）大系統(tǒng)母線上安裝PMU，無(wú)須大量安裝故障檢測(cè)裝置，而且還能較好地避免離線仿真與實(shí)際測(cè)量之間難以預(yù)知的誤差所帶來(lái)的控制失效。相對(duì)于傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)，WAMS是一種能對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)的工具，尤其是它能夠快速測(cè)量發(fā)電機(jī)的內(nèi)電勢(shì)、功角、角速度和母線電壓等與發(fā)電機(jī)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程密切相關(guān)的量，并能及時(shí)地將信息傳送到中心站，為實(shí)現(xiàn)基于全網(wǎng)的在線安全穩(wěn)定分析提供了平臺(tái)。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）總體結(jié)構(gòu)如圖1《廣域測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖》所示。圖1廣域測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖廣域測(cè)量系統(tǒng)由三大部分組成，即分布在各廠、站的同步相量測(cè)量單元、覆蓋全網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)和安裝在調(diào)度端的相量數(shù)據(jù)集中器。PMU基本功能是利用GPS信號(hào)對(duì)電壓、電流同步測(cè)量，進(jìn)行分析，提供頻率、相位和幅值信息。PMU的測(cè)量原理是使用GPS信號(hào)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的電壓和電流進(jìn)行采樣，利用采樣得到的相量，通過(guò)離散傅立葉變換求取基頻分量。相量測(cè)量必須同時(shí)測(cè)幅值和相角，而相角的測(cè)量必須有統(tǒng)一的參考時(shí)間，GPS精確的時(shí)間傳遞功能在PMU中得到了很好的應(yīng)用。GPS接收器可以提供間隔為1s的脈沖信號(hào)1PPS，它是以秒為計(jì)時(shí)單位、精度為1us的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，對(duì)于50Hz的工頻量而言，其相位誤差不超過(guò)0.018°，完全可以滿足功角測(cè)量的要求。

功能功能WAMS為電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控提供了信息平臺(tái)，可以進(jìn)一步對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程特性進(jìn)行分析和評(píng)估，辨識(shí)系統(tǒng)的失穩(wěn)現(xiàn)象，向調(diào)度運(yùn)行部門(mén)提供預(yù)警、預(yù)防控制的在線決策和緊急控制決策，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。概括起來(lái)，基于廣域測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)的研究?jī)?nèi)容包括系統(tǒng)監(jiān)側(cè)、系統(tǒng)分析以及電網(wǎng)穩(wěn)定控制等方面。1）在線低頻振蕩分析隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷增大，負(fù)荷的不斷增加，互聯(lián)區(qū)域低頻系統(tǒng)振蕩成為了電力系統(tǒng)一個(gè)越來(lái)越嚴(yán)重的問(wèn)題。WAMS的在線低頻振蕩分析功能可以在線跟蹤此類(lèi)現(xiàn)象并主導(dǎo)一個(gè)深入分析調(diào)查。首先，“振蕩檢測(cè)”功能掃描敏感動(dòng)態(tài)信息，如聯(lián)絡(luò)線潮流和相應(yīng)發(fā)電機(jī)相角，用以檢查是否發(fā)生振蕩。如果發(fā)生，改進(jìn)的Prony算法將精細(xì)分析所獲得的振蕩詳細(xì)信息，包括頻率、阻尼系數(shù)和相關(guān)發(fā)電機(jī)和母線。同時(shí)主站將發(fā)布信息探查全網(wǎng)擾動(dòng)記錄。分析結(jié)果和記錄的數(shù)據(jù)最后被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)并報(bào)告給調(diào)度員。2）混合系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)該功能包