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发电机组同步相量测量装置调试研究

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田爱惠

【摘要】为进一步加强电力系统调度中心对电力系统的动态稳定监测和分析能力，应在重要的变电站和发电厂安装同步相量测量装置，构建电力系统实时动态监测系统，并通过调度中心主站实现对电力系统动态过程的监测和分析。在此系统现场安装调试的过程中，与厂方人员共同发现并解决了一些关键技术问题，因此，希望在这里发表出来，供使用同类系统的其他电厂参考和借鉴。

【关键词】对时；通道；报警

随着国内电力系统的发展，大区域电网互联是发展的趋势。运行稳定性的破坏是对电网互联运行安全的最大威胁。电网的稳定性分为三种：频率稳定、电压稳定和功角稳定。电网同步相量测量系统的广泛应用解决以上问题。同步相量测量的电力系统网格可以测量电压的相位，关键点的相电流，发电机功角同步相量数据，通过通信网络传输数据到一个监测站，根据相位和振幅的不同点监控主站，在受到系统扰动时确定系统怎样解列、切机及切负荷，避免事故的进一步扩大甚至瓦解。

1.机组对同步相量测量装置的要求和设计方案

托克托发电有限责任公司（以下简称托电）是华北电网的骨干电厂，为适应京津唐地区电力负荷的增长需求，新扩建两台660MW超超临界空冷发电机组，作为全国装机容量最大的电厂，托电对京津唐电网的稳定起着至关重要的作用。因此，需要安装一种可靠性高，通用性强，集成度高，数据符合系统规范的同步相量测量系统（PMU）来为电网调度提供数据支持。在五期工程中托电选用了南瑞继保集团生产的PCS-996同步相量测量系统。PCS-996系列同步相量测量系统主要用于电力系统同步相量测量和输出以及动态过程的记录。PCS-996系列同步相量测量系统由同步相量采集单元（PMU）和数据集中器组成。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PDC或主站之间的实时通信。PDC用于将多个PMU的信息进行汇集，集中向主站上送，并可能具有本地存储相量数据的辅助功能。PMU、PDC与WAMS主站之间的通信应遵循标准通信协议IEEEC37.118-2005。

2.PCS-996同步相量测量系统介绍

PCS-996同步相量测量系统主要由以下设备组成：PCS-996B：用于发电厂机组的同步相量测量，可采集和记录发电机内电势、功角和机端电压、电流等电气量相量以及开关量，同时还可以采集和记录励磁电压、电流、转速、调频等4～20mA的信号量；PCS-996B可接入2台机组和2个交流间隔。PCS-996G：数据集中器以光纤直连方式接收来自站内PCS-996B的同步相量数据，并进行本地存储，与WAMS主站或监控系统通信，实时上送同步相量数。PCS-996G提供至少4个独立网络接口，可实现同时对8个以上的主站通信，通过扩展通信插件可实现对多个主站通信的要求。

3.PCS-996系统的结构与安装

PCS-996系统的结构组成1）相量计算功能：1.计算相量的幅值和相角，例如：Ua，Ub，Uc，Ia，Ib，Ic，Eq2.计算模拟量，例如：P，Q，f，df/dt3.监视开关量，例如：保护动作信号，PSS动作信号具体包括：发电机内电势、功角、定子电压、定子电流、励磁电压、励磁电流和转速信号，接入送出线路的电压、电流量，并接入必要的开关量。实时通信功能：通过C37.118规约向PDC或主站实时传输相量数据，暂态录波功能：当有电气量或开关量触发时，可触发暂态录波，遵循COMTRADE1999标2）数据集中器采用基于UAPC平台的设计，与PCS系列保护装置具有同样的可靠性，区别于其它依赖工控机的方案，它有着更高的可靠性和更灵活的配置，可连接至少1～8个PMU采集单元以及至少8个以上的主站，同时具有128G以上的大容量存储设备。3）采集单元与数据集中器之间，PMU实时数据传输采用光纤直连，与动态数据、暂态数据、事件报文等其它离线数据通信彻底分离，充分保证了PMU较高的实时性要求。GPS对时采用高精度的IRIG-B码，可支持光纤接口和RS-485接口两种方式。具有灵活的通讯方式，配有4个以上独立的百兆以太网接口和RS-485通信接口，以太网口有光纤接口和电口两种模式。设备的现场布置和安装：PCS-996B数据采集系统安装在新建9/10号机组13.7米电子间内，每台机组安装一套数据采集装置及配套的数据通讯系统，并由机组时钟同步信号箱提供系统所需同步信号时钟。PCS-996G数据集中器系统安装于500KV升压站1号网控楼电子间内，两台机组共用一面数据屏。并由网控系统提供GPS或北斗同步时钟信号。系统的工作电源由相应的机组和网控楼直流电源提供，设备的布置充分考虑了工作环境稳定性、电磁