实时量测技术.ppt

* 第十四实时量测技术 14.1广域测量系统的意义 14.2广域测量系统的结构 14.3 同步相量测量装置的功能及作用 14.4 PMU的工作原理 目录 电力系统的运行分析与控制，都是以状态测量为基础的。但是，传统的监控与数据采集（SCADA)系统侧重于系统稳态运行情况的监测，对系统的动态行为无法进行有效的监测。近年来，相量测量单元（PMU)和广域测量系统（WAMS)的研究开发和推广应用工作在国内外电力系统中方兴未艾，是电力系统的重大技术革新。WAMS的应用前景非常广泛，以PMU为基础的WAMS为电力系统动态监视、分析和控制创造了良好条件，将使电力系统的监控从稳态水平提高到动态水平。 引言 14.1广域测量系统的意义 所谓广域测量系统（WAMS，Wide Area Measurement System)是以PMU为低层测量单元，经通信系统将测量值实时传送到数据采集器，经过一定的数据处理后对电力系统运行进行动态监测及实现其他高级功能的系统。 近年来，相量测量单元和广域测量系统的研究开发工作在国内外方兴未艾。这主要源自电力系统的两个发展需求： （1）时间上同步。目前的各种电力系统故障录波器，由于不同安装地点之间缺乏准确的共同时间标记，记录的数据只是局部有效，难以用于全系统动态特性的分析。因此，电力系统应配备连续的动态安全稳定监视与事故录波装置，并能按要求将时间上同步的数据送到电网调度中心故障信息数据库，实现故障信息的自动传输和集中处理，以确定事故的起因和扰动特性，并为电力系统事故仿真分析提供依据。 （2）空间上广域。随着电力系统的空间范围不断扩大，形成了广域电力系统。广域电力系统的运行分析与控制，都是以状态测量为基础的。传统的SCADA系统侧重于系统稳态运行情况的监测，以SCADA/EMS及有关的应用软件为代表的调度监测系统实际上是在潮流水平上的电力系统稳态行为监测系统，对系统的动态行为无法进行有效的监测。 根据电力系统的发展需求，人们开始研究相量测量单元和广域测量系统。 所谓相量测量单元（PMU，Phase Measurement Unit)就是能够利用全球定位系统（GPS，Global Position System)的授时功能，给以相量形式测量到的各节点或者线路的各种状态量打上时标的一种测量装置。与传统远方终端（RTU)测量不同的是：各个PMU的测量值可以根据其时标统一到同一个时间坐标上，这样不仅可以获得各种状态量的有效值，还可以直观地了解各个状态量之间的相位关系；利用发电机表征转子转速的相关信号，还可以准确地测量出发电机的功角。 14.1广域测量系统的意义 14.2广域测量系统的结构 相量测量装置 Phase Measurement Unit (PMU) 用于进行同步相量的测量和输出以及进行动态记录的装置。PMU的核心特征包括基于标准时钟信号的同步相量测量、失去标准时钟信号的守时能力、PMU与主站之间能够实时通信并遵循有关通信协议。 数据集中器 Data Concentrator（DC） 用于站端数据接收和转发的通讯装置。能够同时接收多个通道的测量数据，并能实时向多个通道转发测量数据。 子站 Substation 安装在同一发电厂或变电站的相量测量装置和数据集中器的集合。子站可以是单台相量测量装置，也可以由多台相量测量装置和数据集中器构成。一个子站可以同时向多个主站传送测量数据。 1、同步相量测量装置基础 主站 main station 安装在电力系统调度中心，用于接收、管理、存储、分析、告警、决策和转发动态数据的计算机系统。 电力系统实时动态监测系统 real time power system dynamic monitoring system 基于同步相量测量以及现代通信技术，对地域广阔的电力系统动态过程进行监测和分析的系统。 14.2广域测量系统的结构 14.2广域测量系统的结构 2、WAMS结构图 主站 通信 子站 GPS同步装置 在各功角测量子站中选择一个主力发电厂或枢纽变电站为参考站，该站的功角不但传送至控制中心，而且送到各监测子站，作为各测量点的参考相角。各子站得到自己相角相对于系统参考点的角度，然后用这个信号进行就地控制，如发电机调速、SVC的投切等。 上位机与其相连的下位机共同组成一套基本的PMU，各PMU独立地从GPS系统得到高精度时钟，并以此为基础，同步进行数据采集、相角测量及其他工作。采用上、下位机结构的目的是提高PMU对不同应用场合的适应性，下位机与上位机之间采用高性能的局域网连接，各PMU的测量结果除按需要在本地进行适当的显示和记录外，必要的信息通过广域网送到主站中央处理机进行集中