PMU同步相量测量系统简介
合集下载
电网同步相量测量装置(PMU)
２ ０ １ ４年 ２月 第 １ ７卷 第 ２期
２ ０ １ ４，Ｖｏ ｌ ，１ ７，Ｎｏ ． ２
贵 州电力技术
ＧＵＩ Ｚ ＨＯＵ ＥＬ ＥＣＴ ＲＩ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ Ｔ ＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
农 电技术
Ｒ ｕ ｒ ａ ｌ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ
＼
ｍ
／
＼
图
／
（ ３ ） 当 同步 时 钟 信 号 丢 失 、 异 常 以及 同 步 时 钟 信 号恢 复正 常时 ， 装置应 建立 事件 标识 。
２ ． ３ 广 域启 动或 扰动启 动 录波
系 统 组 成
２ 功 能
２ ． １ 同步相量 测量
具 备暂 态 录波功 能 。用 于记 录瞬 时采样 的数 据 的输 出 格 式 符 合 Ａ Ｎ Ｓ Ｉ ／ Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ Ｐ Ｃ ３ ７ ．１ １ １— １ ９ ９ １
・
装置根据通信规约将 同步相量数据传输 到主 站， 传输的通道根据实 际情况而定 ， 如： ２ Ｍ ／ １ ０ Ｍ ／
１ ０ ０ Ｍ ／ ６ ４ Ｋ ／ Ｍｏ ｄ ｅ ｍ等， 传 输 通 信 链 路 一 般 采 用
ＴＣＰ ／Ｉ Ｐ。
２ ． ６ 与 当地 监控 系统 交换 数据 装 置 提 供 通 信 接 口用 于 和 励 磁 系 统 、 Ａ ＧＣ系 统、 电 厂监 控 系 统 等 进 行 数 据 交 换 。做 存 储 暂 态
电 网 同步 相量 测 量 装 置 （ Ｐ ＭＵ）
彭 洪进
（ 遵 义供 电局 ， 贵州 遵义 ５ ６ ３ ０ ０ ０ ）
摘
要： 在 发 电厂和 变 电站 安装 相 量测 量单元 （ Ｐ ｈ ａ ｓ ｏ ｒ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ， Ｐ ＭＵ） ， 它将 带时标 的 相 量数 据打 包
２ ０ １ ４，Ｖｏ ｌ ，１ ７，Ｎｏ ． ２
贵 州电力技术
ＧＵＩ Ｚ ＨＯＵ ＥＬ ＥＣＴ ＲＩ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ Ｔ ＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
农 电技术
Ｒ ｕ ｒ ａ ｌ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ
＼
ｍ
／
＼
图
／
（ ３ ） 当 同步 时 钟 信 号 丢 失 、 异 常 以及 同 步 时 钟 信 号恢 复正 常时 ， 装置应 建立 事件 标识 。
２ ． ３ 广 域启 动或 扰动启 动 录波
系 统 组 成
２ 功 能
２ ． １ 同步相量 测量
具 备暂 态 录波功 能 。用 于记 录瞬 时采样 的数 据 的输 出 格 式 符 合 Ａ Ｎ Ｓ Ｉ ／ Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ Ｐ Ｃ ３ ７ ．１ １ １— １ ９ ９ １
・
装置根据通信规约将 同步相量数据传输 到主 站， 传输的通道根据实 际情况而定 ， 如： ２ Ｍ ／ １ ０ Ｍ ／
１ ０ ０ Ｍ ／ ６ ４ Ｋ ／ Ｍｏ ｄ ｅ ｍ等， 传 输 通 信 链 路 一 般 采 用
ＴＣＰ ／Ｉ Ｐ。
２ ． ６ 与 当地 监控 系统 交换 数据 装 置 提 供 通 信 接 口用 于 和 励 磁 系 统 、 Ａ ＧＣ系 统、 电 厂监 控 系 统 等 进 行 数 据 交 换 。做 存 储 暂 态
电 网 同步 相量 测 量 装 置 （ Ｐ ＭＵ）
彭 洪进
（ 遵 义供 电局 ， 贵州 遵义 ５ ６ ３ ０ ０ ０ ）
摘
要： 在 发 电厂和 变 电站 安装 相 量测 量单元 （ Ｐ ｈ ａ ｓ ｏ ｒ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ， Ｐ ＭＵ） ， 它将 带时标 的 相 量数 据打 包
PMU同步相量测量装置原理及维护
PMU同步相量测量装置原理及维护
理论介绍
1、同步相量测量装置原理
同步相量测量装置（Synchronous Phase Measuring Unit，简称PMU）是一种用于测量电力系统中的同步量及相关量的设备，是电力系统原始信
息的采集、实时监测、回馈给其他设备的重要手段。
PMU具有较高的测量
精度、快速响应时间、不需要电源网络等优点，能够完成非常快速、非常
准确的同步相量测量。
典型的PMU结构由模拟采集部分、数字处理部分和通信接口部分组成。
模拟采集部分主要由相位测量单元、电压测量单元和电压开关量采集单元
组成，该部分主要负责采集大范围内的同步相量和电压开关量，并将其转
换为数字信号。
数字处理部分主要由数据处理模块、时间频控模块和状态
提取模块组成，其中包括电压及功率的计算、数据处理和数据转发等功能。
PMU还具有极好的通讯能力，可以将采集的数据通过以太网、GPRS等方式
传输到相应的监控系统中，从而使监控系统能够更准确的判断电力系统的
状态。
2、PMU维护
（1）保持良好的PMU机柜内环境：PMU机柜内要保持良好的环境，
保持适当的温度和湿度，确保机柜内空气流通。
（2）检查数字量输入：通过检查数字量输入，确保机柜内模拟采集
系统的正确运行。
PMU基本介绍专业知识讲座
但都存在不足：老式旳故障录波器只能统计故障前后几秒旳暂态波 形，因为数据量大，难以全天候保存，而且不同地点之间缺乏精确旳共 同步间标识，统计数据只是局部有效，难以用于对全系统动态行为旳分 析。 SCADA大约提供4秒刷新一次旳稳态数据，对电网旳动态状态预 测、低频振荡、故障分析等几乎不能提供任何帮助。 所以，电力学术界提出“同步相量测量理论”和“实时动态监测系统” 来处理这一问题。 在电力系统主要旳变电站和发电厂安装同步相量测量装置（PMU）， 构建电力系统实时动态监测系统，并经过调度中心分析中心站实现对电 力系统动态过程旳监测和分析。该系统将成为电力系统调度中心旳动态 实时数据平台旳主要数据源，并逐渐与SCADA/EMS系统及安全自动 控制系统相结合，以加强对电力系统动态安全稳定旳监控。
PMU功能应用
1、同步相量测量
(1)测量线路三相电压、三相电流、开关量，计算取得：
a. A相电压同步相量Ua/Фua; b. B相电压同步相量Ub/Фub ； c. C相电压同步相量Uc/Фuc ； d. 正序电压同步相量U1/Фu1 ； e. A相电流同步相量Ia/Фia ； f. B相电流同步相量Ib/Фib ； g. C相电流同步相量Ic/Фic ； h. 正序电流同步相量I1/Фi1 ； i. 开关量
３、就地数据管理及显示 (1)装置旳参数本地整定； (2)装置旳测量数据能够在计算机界面上显示出来
PMU功能应用
4、扰动数据统计 (1)具有暂态录波功能。用于统计瞬时采样旳数据旳输出格式符合 ANSI/IEEE PC37.111-1991（COMTRADE）旳要求； (2)具有全域开启命令旳发送和接受，以统计特定旳系统扰动数据； (3)能够以IEC60870-5-103或FTP旳方式和主站互换定值及故障数据；
PMU功能应用
1、同步相量测量
(1)测量线路三相电压、三相电流、开关量，计算取得：
a. A相电压同步相量Ua/Фua; b. B相电压同步相量Ub/Фub ； c. C相电压同步相量Uc/Фuc ； d. 正序电压同步相量U1/Фu1 ； e. A相电流同步相量Ia/Фia ； f. B相电流同步相量Ib/Фib ； g. C相电流同步相量Ic/Фic ； h. 正序电流同步相量I1/Фi1 ； i. 开关量
３、就地数据管理及显示 (1)装置旳参数本地整定； (2)装置旳测量数据能够在计算机界面上显示出来
PMU功能应用
4、扰动数据统计 (1)具有暂态录波功能。用于统计瞬时采样旳数据旳输出格式符合 ANSI/IEEE PC37.111-1991（COMTRADE）旳要求； (2)具有全域开启命令旳发送和接受，以统计特定旳系统扰动数据； (3)能够以IEC60870-5-103或FTP旳方式和主站互换定值及故障数据；
蒋文凭 相量测量单元PMU的工作原理
2V1
GPS
2V2
1PPS
1PPS
O
V1
O
V1 V2
O
V2
图1. 同步相量测量原理图
二、PMU工作原理
PMU工作原理试从以下五个方 面来讲： • • • • • 同步相量及计算 PMU测量硬件 PMU PMU测量模块 PMU构成单元及配置 PMU安装及通信模式
A1//t
主站
图2. PMU工作原理图
SMU-1U-1P
图8.安装及通信模式图 通信实现方式： 1. RS232 (少）
2. 10/100M以太网（多）
谢谢您的观看！
(因本人水平有限，不当之处，还请老师谅解）
V=|V| = Vr + jVi
θ
Vr 实 部
图3.相量测量的基本原理图
2. 相量测量及计算
图4. 相量测量及计算全过程图
3. PMU测量硬件
PMU测量硬件：
图5. PMU测量硬件图
4. PMU测量模块
• １）GPS授时信号处理 模块； • ２）模拟量信号采集处 理模块； • ３）开关量信号采集处 理模块； • ４）发电机内电势信号 采集处理模块； • ５）数据转换模块（如： 将三相电压转换成 正序量传送）； • ６）通信模块； • ７）扰动录波模块； • ８）控制输出模块（输 出4-20mA控制信号）；
349757880qqcom华东交通大学电气与电子工程学院11级电力系统班一概述同步相量测量pmu是利用高精度的gps卫星同步时钟实现对电网母线电压和线路电流相量的同步测量通过通信系统传送到电网的控制中心或保护控制器中用于实现全网运行监测控制或实现区域保护和控制
相量测量单元PMU的工作原理 主讲人：蒋文凭
pmu基本架构
pmu基本架构PMU基本架构随着电力系统的不断发展和智能化的推进，电力监测和保护技术也得到了很大的发展。
其中，PMU（Phasor Measurement Unit，相量测量单元）作为电力系统监测和保护的重要组成部分，其基本架构至关重要。
一、PMU的定义和作用PMU是一种用于测量电力系统中电压和电流的相位和幅值信息的设备。
通过测量电压和电流的相位和幅值，PMU可以提供电力系统的动态状态信息，如频率、相位角、功率等，从而实现对电力系统的实时监测和保护。
二、PMU的基本组成1. 传感器：传感器是PMU的核心部件，用于测量电力系统中的电压和电流信号。
传感器通常采用电流互感器和电压互感器来实现，通过对电流和电压信号的测量，可以获取电力系统的相位和幅值信息。
2. 采样和量化电路：采样和量化电路用于对传感器测量到的电压和电流信号进行采样和量化处理。
采样和量化电路通常采用高速ADC （Analog-to-Digital Converter）来实现，可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
3. 数据处理单元：数据处理单元是PMU的核心部件，用于对采样和量化电路获取到的数字信号进行处理和计算。
数据处理单元通常采用高性能的数字信号处理器（DSP）或者现场可编程门阵列（FPGA）来实现，可以实时处理和计算电力系统的相位和幅值信息。
4. 通信接口：通信接口用于将处理得到的电力系统状态信息传输给上位系统或其他设备进行进一步的分析和处理。
通信接口通常采用以太网接口或串口接口来实现，可以实现与其他设备的数据交互和通信。
三、PMU的工作原理PMU的工作原理主要包括采集、处理和传输三个步骤。
首先，传感器测量电力系统中的电压和电流信号，并将其转换为模拟电压和电流信号。
然后，采样和量化电路对传感器输出的模拟信号进行采样和量化处理，得到数字信号。
最后，数据处理单元对采样和量化得到的数字信号进行处理和计算，得到电力系统的相位和幅值信息，并通过通信接口将其传输给上位系统或其他设备。
广域同步相量测量(PMU) 精品
广域同步相量测量技术研究的历史
国外WAMS研究
国内WAMS研究
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
美国8.14事故 中国10.29振荡 7.1事故 中国11.07 振荡
华北电力大学
North China Electric Power University
提纲
广域同步相量测量技术
华北电力大学 North China Electric Power University
《动态电力系统理论与方法》之三
广域同步相量测量技术及其应用
参考书目 《Synchronized Phasor Measurements and Their Applications》, A. Phadke and J. Thorp
– 状态估计中的应用 – 低频振荡识别及阻尼控制中的应用 – 在保护控制中的应用
华北电力大学
North China Electric Power University
广域同步相量测量技术的发展历史
1988年前后，美国Virginia University 的A.G Phadke 为代表学者提出同步相量测量算法，并开发了最早 的同步相量测量装置。
广域测量系统基本组成 (Wide Area Measurement System) 2 数据中心站（调度中心）
调度通信网
GPS
3
GPS
1
相量测量单元 PMU(变电站）
变电站 A
相量测量单元 PMU（发电厂）
变电站 B
同步性 快速性
不同位置
华北电力大学
North China Electric Power University
PMU简述、系统组成及装置功能介绍、通讯与路由、运行与维护
同步相量测量装置PMU
内容提要
PMU简述 系统组成及装置功能介绍 通讯与路由 运行与维护
PMU简介
术语和定义
• 同步相量 synchrophasor：以标准时间信号 作为采样过程的基准，通过对采样数据计算 而得的相量称为同步相量。因而，各个节点 的相量之间存在着确定统一的相位关系。
• 相量测量装置 phasor 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。
AC12U AC9I
6SF.004.261Z.123 6SF.004.261Z.112
输入12路独立电压（不 接入母线等元件，测量相电
共N点）
压或线电压
输入9路独立电流
与AC12U配合，接入线路等 元件
计算插件
配置：三个（ 2电、1光）独立的 以太网口，可选配500G硬盘。
用途：接入WAMS主站，本地动态 数据存储。
CSD-361A主机单元
交流插件
型号
图号
AC6U6I(a) 6SF.004.261Z.111
AC6U6I(b) 6SF.004.261Z.121
技术参数
用途
输入6路电压（共N点）、接入线路、变压器等元件，
6路独立电流
仅测量相电压
输入6路独立电压（不 接入线路、变压器等元件， 共N点）、6路独立电流 测量相电压或线电压
开入插件
I型开入：配置24路开入，带 启动闭锁继电器，每个机箱 中只可配置1块。
II型开入：配置28路开入回路 。
用法：无特殊需求时，PMU仅 使用II型开入。
内容提要
PMU简述 系统组成及装置功能介绍 通讯与路由 运行与维护
PMU简介
术语和定义
• 同步相量 synchrophasor：以标准时间信号 作为采样过程的基准，通过对采样数据计算 而得的相量称为同步相量。因而，各个节点 的相量之间存在着确定统一的相位关系。
• 相量测量装置 phasor 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。
AC12U AC9I
6SF.004.261Z.123 6SF.004.261Z.112
输入12路独立电压（不 接入母线等元件，测量相电
共N点）
压或线电压
输入9路独立电流
与AC12U配合，接入线路等 元件
计算插件
配置：三个（ 2电、1光）独立的 以太网口，可选配500G硬盘。
用途：接入WAMS主站，本地动态 数据存储。
CSD-361A主机单元
交流插件
型号
图号
AC6U6I(a) 6SF.004.261Z.111
AC6U6I(b) 6SF.004.261Z.121
技术参数
用途
输入6路电压（共N点）、接入线路、变压器等元件，
6路独立电流
仅测量相电压
输入6路独立电压（不 接入线路、变压器等元件， 共N点）、6路独立电流 测量相电压或线电压
开入插件
I型开入：配置24路开入，带 启动闭锁继电器，每个机箱 中只可配置1块。
II型开入：配置28路开入回路 。
用法：无特殊需求时，PMU仅 使用II型开入。
同步相量测量pmu作用
同步相量测量pmu作用
同步相量测量装置（PMU）是一种利用全球定位系统（GPS）秒脉冲作为
同步时钟构成的相量测量单元。
它可以测量电力系统枢纽点的电压相位、电流相位等相量数据，并通过通信网络将这些数据传输到监测主站。
PMU在电力系统的动态监测、系统保护和系统分析和预测等领域中发挥着
重要作用。
在遭遇系统扰动时，PMU可以帮助监测主站确定系统如何解列、切机及切负荷，防止事故的进一步扩大甚至电网崩溃。
此外，PMU还可用
于电力系统状态估计与动态监视、稳定预测与控制、模型验证、继电保护和故障定位等方面。
目前，世界范围内已安装使用数百台PMU。
这些装置的应用证明了同步相
量测量技术在保障电网安全运行中的重要性和有效性。
如需了解更多关于PMU的信息，建议咨询专业人士或查阅相关文献资料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目前的电力系统通常都建立了用于测量和监视系统稳态运 行的EMS系统和测量电磁暂态过程的故障录波系统。
EMS系统侧重于监测系统稳态运行，测量周期通常是秒级， 而且不带时标，不同地点之间缺乏准确的共同时间标记。
WAMS介绍
继电保护及故障录波数据的采样频率都在几千HZ以上，带 有时标，但是只在发生故障时采集故障点附近的数据，记录数 据只是局部，并且待续时间短，通常在数秒之内，难以用于对 全系统动态行为的监视和分析。
✓ 发电机功角的计算
一般测量发电机功角的方法有3种： ①利用发电厂或变电站测量的电压、电流和功率计算出功角； ②利用键相脉冲检测转子的位置； ③利用转速信号计算功角。
相量概念
正弦信号：
xt 2X sint
采用相量表示为：
X = Ｘ e jφ ＝X cosφ + jX sinφ
相量由两部分组成，即幅值X（有效值）和相位φ，用直角 坐标则表示为实部和虚部。所以相量测量就必须同时测量幅值 和相位。
✓ 对静态稳定监视来说，相角测量将为SCADA系统增加一个新的 数据状态量，加快潮流计算的速度。
发电机功角测量
✓ 功角是指发电机空载电势相量Eq与机端电压U 之间的夹角。同步 发电机并网运行后，其功角δ 是用来观察和判断该机组和电力系统并 列运行稳定性的一个很重要的状态量。正常状态发电机功角在30度左 右运行，当功角在90度时是极不稳定的状态，稍有波动过一点就不能 再同步了。
GD GD GD GD T2 U3
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
PMU1
PMU2
➢ 利用GPS的秒脉冲作为统一的时间参考点，测得输电线两端的
电压相量为 U11,U22, 1 2
➢ 两地相角差δ实际上是指在同一时刻两个节点正序电压的相角 差，它是系统运行的重要状态变量之一。利用这个角度，可以得 知两端电力潮流的方向与大小；相角差的大小也反映了静稳裕度 的大小，它的周期变化就表明系统发生了功率振荡。
的或其它主站的测量数据、事件标识录波文件、实时记录文件。 另外，还可以接收EMS等其它系统的数据。 ➢子站
配置相应的PMU单元
同步相量监测子站系统介绍
电源
1101 1121
MPC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1401
1101 1121
变送器插件
M PC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
PCS-996 相量测量装置功能(1)
PCS-996相量测量装置是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，其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、与主站之间能实时通信并遵循有关通信协议。
实时监测功能：
a) 同步测量安装点的三相基波电压、三相基波电流、电压电流的基波 正序相量、频率和开关量信号， 安装在发电厂时具有测量发电机内 电势和发电机功角的功能。
JA M7
KB N8
LC O9
ENRTUENR PRINT
4BMNbC/s
GD GD GD GD T2 U3
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
HUB/MAU
NIC
%UTILIZATION
TAB
GD RE I F
JA KB LC M7 N8 O9
ENRUTNER PRINT
4BMNbC/s
相量一次值、频率偏差、频率变化率，发电机内电势等量，实 时传送到数据集中器从而上送主站。
PCS-996 系列同步相量测量装置硬件
➢ PCS－996A可以同时测量6条线路的交流电流、电压，采集56 路开关量信息。
PMU首先1988年配置在美国西部电网中。
同步相量测量的作用
✓ 相量的变化可精确地描述电力系统运行状态的变化。有功潮流基 本上是由母线间的电压相角差来决定的，各母线电压相量是实际 电网运行的状态变量。
✓ 相量分析是交流电网的重要工具，根据电压相量值可以确定系 统的能量函数，其提供的频率测量值可以预测电网中各节点相对 角的趋势，大大地提高判断系统运行稳定性的速度和精度。当系 统受到扰动时，相角测量系统可以为励磁、调速、电容器的接入 等提供反馈控制量，以便进行更有效的控制；当故障时，调度中 心可根据各个点实时相角，判断出那个机组可能失稳并采取相应 的对策，或者在当地根据实时相角进行控制，如切机、切负荷、 解列等，以防止事故的进一步扩大。
b) 当装置监测到电力系统发生扰动时，结合时标建立事件标识，并向主站 发送实时记录告警信息。
c) 记录的数据具有足够的安全性。直流电源中断不会丢失已记录的数据； 无法通过外部访问删除记录数据；无法人工删除和修改记录数据
d) 响应主站召唤向主站传送记录数据
PCS-996 相量测量装置性能（3）
➢ 装置实时监测数据按时间顺序逐次、均匀上送 ➢ 装置实时监测数据的输出时延（相量时标与数据输出时刻之时间
PCS-996 系列同步相量测量装置硬件
PCS-996系列装置正面视图
运行 报警 同步 录波
区 号
确认 取 消
PCS-996A/B 同步相量测量装置
PCS-996 系列同步相量测量装置硬件
PCS-996A 装置后视图
NR1101C NR1101B NR1121A
NR1401
NR1401
NR1401
#5，#6机组录波及 功角测量单元
PCS-996B
#3,#4机组控制室
#5,#6机组控制室
PMU分析主站
路由器 交换机
GPS单元 RCS-9785C
数据集中器
2回500KV线路相量 测量及录波单元 PCS-996A
100M以太网交换机 RCS9883
100M光交换机 RCS9881
光纤线标志
电源
1101 1121
1522
开入
1522
开入
1522
开入
1522
开出
电源
1101 1121
MPC5200
DSP 121
变送器插件
M PC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1522
开入
1522
开入
1522
开入
1522
开出
#3,#4机组录波 功角测量单元
PCS-996B
100M以太网交换机 RCS9883
差）不大于50ms ➢ 装置实时监测数据的输出速率应可整定，有25、50、100次/秒的
可选输出速率 ✓ 装置实时记录数据的最高速率为100次/秒，并具有多种可选记录
速率 ✓ 当电力系统发生下列事件时装置能建立事件标识
a) 频率越限 b) 频率变化率越限 c) 相电压越限 d) 正序电压越限 e) 相电流越限 f) 正序电流越限 g) 线路功率低频振荡 h) 发电机功角越限。
PCS-996 电力系统同步相量测量系统简介
WAMS介绍
中国电力系统正在进行西电东送和全国联网，同时电力市 场化改革也在积极推进之中。在电力工业取得长足发展同时， 电力系统也面临严峻的考验。例如：电网潮流的不确定性加大, 互联电网稳定性水平有下降的可能, 联络线的输送功率限制了 更大规模的功率传送。因此，对电力系统信息采集和运行状态 的监视提出了更高的要求。目前采用的采集的稳态数据和局部 暂态数据已经不能胜任这种大范围的实时动态数据采集任务。
b) 能将所测的电压基波正序相量一次值、电流基波正序相量一次值、 频率、发电机内电势实时传送到多个主站。
PCS-996 相量测量装置功能(2)
实时记录功能：
a) 连续实时记录所测电压电流基波正序相量、三相电压基波相量、三相电 流基波相量、频率及开关状态信号；此外，安装在发电厂时能连续实时 记录发电机内电势。
WAMS介绍
GPS、通信技术、DSP领域的进步，为实现电力系统动态 监 测 提 供 了 可 能 。 基 于 成 就 的 GPS 技 术 上 的 PMU 装 置 ， 正 是 WAMS系统的基础。
PMU 能以数千HZ速率采集电流、电压信息、通过计算获 得测点的频率、相位、功角等信息，并以每秒几十帧的频率向 主站发送。PMU通过GPS对时，能保证全网数据同步性，时标 信息与数据同时存储并发到主站。PMU可以连续记录长达半个 月的动态数据，而且可以触发记录暂态数据。电网内的变电站 和发电厂安装PMU后，能使调度人员实时监测到电网的动态过 程。
WAMS介绍
WAMS(Wide Area Measurement System ) 广域测量系统 连续 监视电网运行性能，异常的频率，低频振荡，扰动期间和扰动 后的动态特性。给调度人员提供高质量的信息和分析工具，探 测电网将要发生的紧急情况并降低电网事故。
PMU(Phasor Measurement Unit) 同步相量测量系统 用于电力 系统同步相量测量和输出以及动态过程的记录。PMU和GPS、 高速通信网络、子站和主站分析系统共同构成WAMS，实现了 区域以及跨区域大电网的动态过程监测和分析。
幅值可以用交流电压电流表测量；而相位的大小取决于时 间参考点，同一个信号在不同的时间参考点下，其相角值是不 同的。所以，在进行系统相量测量时，必须有一个统一的时间 参考点 。
电力系统同步相量
电压：U1 相角：δ1
GPS卫星
电压：U2 相角：δ 2
HUB/MAU
NIC
%UTILIZATION
TAB
GD RE I F
MPC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1401
1101 1121
变送器插件
M PC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1522
开入
1522
开入
1522
开入
1522
EMS系统侧重于监测系统稳态运行，测量周期通常是秒级， 而且不带时标，不同地点之间缺乏准确的共同时间标记。
WAMS介绍
继电保护及故障录波数据的采样频率都在几千HZ以上，带 有时标，但是只在发生故障时采集故障点附近的数据，记录数 据只是局部，并且待续时间短，通常在数秒之内，难以用于对 全系统动态行为的监视和分析。
✓ 发电机功角的计算
一般测量发电机功角的方法有3种： ①利用发电厂或变电站测量的电压、电流和功率计算出功角； ②利用键相脉冲检测转子的位置； ③利用转速信号计算功角。
相量概念
正弦信号：
xt 2X sint
采用相量表示为：
X = Ｘ e jφ ＝X cosφ + jX sinφ
相量由两部分组成，即幅值X（有效值）和相位φ，用直角 坐标则表示为实部和虚部。所以相量测量就必须同时测量幅值 和相位。
✓ 对静态稳定监视来说，相角测量将为SCADA系统增加一个新的 数据状态量，加快潮流计算的速度。
发电机功角测量
✓ 功角是指发电机空载电势相量Eq与机端电压U 之间的夹角。同步 发电机并网运行后，其功角δ 是用来观察和判断该机组和电力系统并 列运行稳定性的一个很重要的状态量。正常状态发电机功角在30度左 右运行，当功角在90度时是极不稳定的状态，稍有波动过一点就不能 再同步了。
GD GD GD GD T2 U3
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
PMU1
PMU2
➢ 利用GPS的秒脉冲作为统一的时间参考点，测得输电线两端的
电压相量为 U11,U22, 1 2
➢ 两地相角差δ实际上是指在同一时刻两个节点正序电压的相角 差，它是系统运行的重要状态变量之一。利用这个角度，可以得 知两端电力潮流的方向与大小；相角差的大小也反映了静稳裕度 的大小，它的周期变化就表明系统发生了功率振荡。
的或其它主站的测量数据、事件标识录波文件、实时记录文件。 另外，还可以接收EMS等其它系统的数据。 ➢子站
配置相应的PMU单元
同步相量监测子站系统介绍
电源
1101 1121
MPC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1401
1101 1121
变送器插件
M PC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
PCS-996 相量测量装置功能(1)
PCS-996相量测量装置是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，其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、与主站之间能实时通信并遵循有关通信协议。
实时监测功能：
a) 同步测量安装点的三相基波电压、三相基波电流、电压电流的基波 正序相量、频率和开关量信号， 安装在发电厂时具有测量发电机内 电势和发电机功角的功能。
JA M7
KB N8
LC O9
ENRTUENR PRINT
4BMNbC/s
GD GD GD GD T2 U3
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
HUB/MAU
NIC
%UTILIZATION
TAB
GD RE I F
JA KB LC M7 N8 O9
ENRUTNER PRINT
4BMNbC/s
相量一次值、频率偏差、频率变化率，发电机内电势等量，实 时传送到数据集中器从而上送主站。
PCS-996 系列同步相量测量装置硬件
➢ PCS－996A可以同时测量6条线路的交流电流、电压，采集56 路开关量信息。
PMU首先1988年配置在美国西部电网中。
同步相量测量的作用
✓ 相量的变化可精确地描述电力系统运行状态的变化。有功潮流基 本上是由母线间的电压相角差来决定的，各母线电压相量是实际 电网运行的状态变量。
✓ 相量分析是交流电网的重要工具，根据电压相量值可以确定系 统的能量函数，其提供的频率测量值可以预测电网中各节点相对 角的趋势，大大地提高判断系统运行稳定性的速度和精度。当系 统受到扰动时，相角测量系统可以为励磁、调速、电容器的接入 等提供反馈控制量，以便进行更有效的控制；当故障时，调度中 心可根据各个点实时相角，判断出那个机组可能失稳并采取相应 的对策，或者在当地根据实时相角进行控制，如切机、切负荷、 解列等，以防止事故的进一步扩大。
b) 当装置监测到电力系统发生扰动时，结合时标建立事件标识，并向主站 发送实时记录告警信息。
c) 记录的数据具有足够的安全性。直流电源中断不会丢失已记录的数据； 无法通过外部访问删除记录数据；无法人工删除和修改记录数据
d) 响应主站召唤向主站传送记录数据
PCS-996 相量测量装置性能（3）
➢ 装置实时监测数据按时间顺序逐次、均匀上送 ➢ 装置实时监测数据的输出时延（相量时标与数据输出时刻之时间
PCS-996 系列同步相量测量装置硬件
PCS-996系列装置正面视图
运行 报警 同步 录波
区 号
确认 取 消
PCS-996A/B 同步相量测量装置
PCS-996 系列同步相量测量装置硬件
PCS-996A 装置后视图
NR1101C NR1101B NR1121A
NR1401
NR1401
NR1401
#5，#6机组录波及 功角测量单元
PCS-996B
#3,#4机组控制室
#5,#6机组控制室
PMU分析主站
路由器 交换机
GPS单元 RCS-9785C
数据集中器
2回500KV线路相量 测量及录波单元 PCS-996A
100M以太网交换机 RCS9883
100M光交换机 RCS9881
光纤线标志
电源
1101 1121
1522
开入
1522
开入
1522
开入
1522
开出
电源
1101 1121
MPC5200
DSP 121
变送器插件
M PC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1522
开入
1522
开入
1522
开入
1522
开出
#3,#4机组录波 功角测量单元
PCS-996B
100M以太网交换机 RCS9883
差）不大于50ms ➢ 装置实时监测数据的输出速率应可整定，有25、50、100次/秒的
可选输出速率 ✓ 装置实时记录数据的最高速率为100次/秒，并具有多种可选记录
速率 ✓ 当电力系统发生下列事件时装置能建立事件标识
a) 频率越限 b) 频率变化率越限 c) 相电压越限 d) 正序电压越限 e) 相电流越限 f) 正序电流越限 g) 线路功率低频振荡 h) 发电机功角越限。
PCS-996 电力系统同步相量测量系统简介
WAMS介绍
中国电力系统正在进行西电东送和全国联网，同时电力市 场化改革也在积极推进之中。在电力工业取得长足发展同时， 电力系统也面临严峻的考验。例如：电网潮流的不确定性加大, 互联电网稳定性水平有下降的可能, 联络线的输送功率限制了 更大规模的功率传送。因此，对电力系统信息采集和运行状态 的监视提出了更高的要求。目前采用的采集的稳态数据和局部 暂态数据已经不能胜任这种大范围的实时动态数据采集任务。
b) 能将所测的电压基波正序相量一次值、电流基波正序相量一次值、 频率、发电机内电势实时传送到多个主站。
PCS-996 相量测量装置功能(2)
实时记录功能：
a) 连续实时记录所测电压电流基波正序相量、三相电压基波相量、三相电 流基波相量、频率及开关状态信号；此外，安装在发电厂时能连续实时 记录发电机内电势。
WAMS介绍
GPS、通信技术、DSP领域的进步，为实现电力系统动态 监 测 提 供 了 可 能 。 基 于 成 就 的 GPS 技 术 上 的 PMU 装 置 ， 正 是 WAMS系统的基础。
PMU 能以数千HZ速率采集电流、电压信息、通过计算获 得测点的频率、相位、功角等信息，并以每秒几十帧的频率向 主站发送。PMU通过GPS对时，能保证全网数据同步性，时标 信息与数据同时存储并发到主站。PMU可以连续记录长达半个 月的动态数据，而且可以触发记录暂态数据。电网内的变电站 和发电厂安装PMU后，能使调度人员实时监测到电网的动态过 程。
WAMS介绍
WAMS(Wide Area Measurement System ) 广域测量系统 连续 监视电网运行性能，异常的频率，低频振荡，扰动期间和扰动 后的动态特性。给调度人员提供高质量的信息和分析工具，探 测电网将要发生的紧急情况并降低电网事故。
PMU(Phasor Measurement Unit) 同步相量测量系统 用于电力 系统同步相量测量和输出以及动态过程的记录。PMU和GPS、 高速通信网络、子站和主站分析系统共同构成WAMS，实现了 区域以及跨区域大电网的动态过程监测和分析。
幅值可以用交流电压电流表测量；而相位的大小取决于时 间参考点，同一个信号在不同的时间参考点下，其相角值是不 同的。所以，在进行系统相量测量时，必须有一个统一的时间 参考点 。
电力系统同步相量
电压：U1 相角：δ1
GPS卫星
电压：U2 相角：δ 2
HUB/MAU
NIC
%UTILIZATION
TAB
GD RE I F
MPC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1401
1101 1121
变送器插件
M PC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1522
开入
1522
开入
1522
开入
1522