同步相量测量装置
同步相量测量装置说明书
同步相量测量装置说明书
同步相量测量装置是一种用于测量电力系统中电压、电流和相位
等参数的设备。
其主要功能是实现电气网络综合监测和故障诊断，为
电力系统运行提供数据支持。
该装置由采集单元、处理单元、通讯单元和控制单元等组成。
采
集单元负责采集电力系统中的电压、电流等参数；处理单元对采集到
的数据进行处理和分析，并进行相位测量；通讯单元可与计算机等外
部设备进行数据传输和交互；控制单元则用于装置的控制和管理。
使用同步相量测量装置，可以实现对电力系统中各个节点的电参
数进行实时监测和测量，有助于提高电力系统的运行效率和安全性。
同时，该装置还可应用于配电网、光伏发电和风力发电等领域，充分
发挥其测量和监控功能。
在进行同步相量测量时，需要注意检查装置的接地情况和采集单
元的放置位置，以确保测量结果的准确性和稳定性。
同时，也需要注
意保养和维护装置的各个部件，延长其使用寿命。
总之，同步相量测量装置是一种重要的电力系统监测和管理设备，可提供精准的数据支持和故障分析，对电力系统的稳定性和可靠性具
有重要作用。
同步相量测量装置
发电机键相测量
无
有
14
PMU主要参考文件
国内外概况
1、IEEE std 1344 （2019） 2、EPRI：PC37.118 3、电力系统实时动态监测系统技术规范(送审中） 4、行业检测标准（制定中）
15
PMU主要功能
16
1、同步相量测量 (1)测量变电站每条线路三相电压、三相电流、开关 量，通过计算获得：
／稳／暂态）三态数据整合及故障分析（华东） （3）基于EEAC（南瑞薛禹胜）算法的在线预
防决策及控制。通过计算获得系统惯性中心 （虚拟）的参考相量，从而可计算出任何点对 系统惯性中心的功角，从而判断功角稳定并实 施在线切机／切负荷（江苏WAMAP）
10
6）也有设想利用WAMS技术来构建广域保护系 统
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
k
nk
nk
nk
nk
nk
nk
nk
n
0+0/8 0 1+0/8 1 2+0/8 2 3+0/8 3 4+0/8 4 5+0/8 5 6+0/8 6 7+0/8 7
0+1/8 0 1+1/8 1 2+1/8 2 3+1/8 3 4+1/8 4 5+1/8 5 6+1/8 6 7+1/8 7
同步相量测量装置
装置应用
20世纪90年代以来，pmu陆续安装于北美及世界许多国家的电网，针对同步相量测量技术所进行的现场试验， 既验证了同步相量测量的有效性，也为pmu的现场运行积累了经验。其中包括1992年6月，乔治亚电力公司在 scherer电厂附近的500 kv输电线上进行了一系列的开关试验，以确定电厂的运行极限并验证电厂的模型；1993 年3月，针对加利福尼亚—俄勒冈输电项目所进行的故障试验等。试验中应用pmu记录的数据结果与试验结果相当 吻合。
谢谢观看
装置原理
基于gps时钟的pmu能够测量电力系统枢纽点的电压相位、电流相位等相量数据，通过通信网把数据传到监测 主站．监测主站根据不同点的相位幅度．在遭到系统扰动时确定系统如何解列、切机及切负荷．防止事故的进一 步扩大甚至电网崩溃。根据功能要求．pmu应包括同步采样触发脉冲的发生模块、同步相量的测量计算模块和通 信模块。同步采样触发脉冲的发生部分主要功能是提供秒脉冲和当前标准时间(精确到秒)。为了降低对gps的依 赖性．在gps丢失卫星后一段时间内．由本机自身晶振提供相当精确的秒脉冲。相量测量运算部分输入模拟交流 信号．a/d由外部产生的同步采样脉冲触发．转换完成后发送“中断”给信号处理模块(dsp)．dsp每读取一点的 数据就和前面的采样数据进行数字傅里叶变换(dff)运算，求出该交流信号基波的幅值和相位。主dsp在计算相位 后同时加上相应的时标从通信接口将相量数据发送到监测主站或保存在本地共控机上．同步串口通信数据除了采 样点时刻的时标外．还有测量cpu发出的当前交流信号频率。
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相量测量装置的工作原理
装置整体结构图
天线
同步时钟 信号板 电压电流 (模拟信号) 互感器 (PT/CT) 同步采样 触发脉冲 A/D板
1PPS 10KHz
GPS 接收器 时间标记
电压电流 (数字信号)
处理器
高速通信网络
电压电流 (幅值相角) 功率，功角
测量装置外观
谢谢！
– 提供了一个全网统一的同步旋转坐标轴，保证这些测出的功 角是基于相同的坐标轴
功角测量原理
• 功角测量需要测发电机电势E与母线电压Uj之间 的相角差
E j
相量测量装置
• 整体设计 • GPS模块 • 数据采集模块 • 计算模块 • • • • 通讯模块 控制模块 系统软件程序 误差和时延分析
相量测量装置（PMU）
PMU
同步相量测量装置（PMU） Phasor Measurement Unit PMU用于同步相量的测量和上送，并进行动态和暂态数据记录
PMU的原理
PMU的应用
• 功率、功率因素的测量 • 发电机并网同期装置 并网条件：频率、电压幅值、 P UI cos UI cos(U I ) 电压相位差
实现异地相位测量，采用GPS系统
GPS授时的优点：
• • • • 全球全天候连续工作，用户数量不限 精度高。 GPS采用了扩频和伪码技术，抗干扰能各地的电压信号统一到相同坐标轴上就必须做到以下两点： – 这些信号的采样是同步完成的 – 各地功角信号是相对于相同的同步旋转轴系 • 对应的GPS作用： – 将全网的时钟进行统一，保证分散于各地传送到服务器上进 行比较的是同一时刻的信号
U
U1 U2
I
1 2
功能：直接测量节点的电压相量（幅值V和相角 ）. 特点：动态的、高刷新率（10ms）、同步的、直接 的信息.
同步相量测量装置说明书
同步相量测量装置说明书
同步相量测量装置说明书
一、产品概述
本产品是一种专用于高压电力系统中的同步相量测量装置。
通过对系统中的电压、电流、相位等参数进行测量，可以获得电力系统的电气状态，为系统稳定运行提供支持。
二、产品特点
1. 高精度测量：采用高精度模数转换器和数字信号处理等技术，可以实现对电压、电流和相位等参数的高精度测量。
2. 可靠性高：采用工业级扩展温度范围、抗干扰性能强的芯片和元器件，保证了装置在恶劣环境下的稳定性和可靠性。
3. 可扩展性强：支持多种接口通讯方式，可与各类设备相连接。
并且具有良好的软件扩展性，可根据用户需求进行功能扩展。
4. 显示直观：采用彩色液晶显示屏，可直观显示各种参数。
并且支持多种操作方式，方便用户进行操作和设置。
5. 体积小巧：采用全封闭结构，体积小巧、操作方便。
三、使用说明
本装置采用交流供电方式，使用前请确认电源电压与装置电源适配器符合要求。
开机后，可选择不同的参数进行测量，并可以进行参数设置，包括显示模式、报警设置、通讯参数等。
同时也支持多种通讯方式，如RS485、以太网等，可与其他设备配合使用。
四、注意事项
1. 请使用适配器提供的电源进行供电，禁止使用其他品牌或型号的电源。
2. 请勿将液晶屏暴露在阳光下或其他强光下，以防损坏屏幕。
3. 请勿将装置拆卸，以免影响使用效果和保修。
4. 请勿将装置受到强烈冲击，以免影响使用效果和稳定性。
5. 若需进行维修保养，请联系售后服务中心。
以上为本产品的说明书，如需了解更多信息，可联系生产厂家获取。
SSM553同步相量测量装置调试报告
SSM553同步相量测量装置调试报告
一、设备简介
SSM553同步相量测量装置是一种采用电子磁负载和谐波抑制功能，可以测量交流电系统中的电流和电压总和、相位和频率的仪器。
它可以直接接入机房电源，无需增加任何桥接装置，可以快速、准确地监测电系统的电流和电压，频率和电压相位。
二、接线和安装
1、设备接线：将SSM553同步相量测量装置的输入接线盒放置在机房电源的低压侧，输出接线盒放置在机房电源的高压侧，在输入接线盒中接入空气开关，在输出接线盒中接入空气开关手轮。
2、安装：将接线好的SSM553同步相量测量装置安装到机房电源上，调试时需要将机房电源的空气开关手轮拉向“准备”位置，用测试线两端连接机房电源的L、N、PE线，并通过接线盒连接到SSM553设备上。
三、设备调试
1、查看设备状态：在调试前，需要查看SSM553同步相量测量装置的状态，必要时使用专用计算机软件完成，而后根据查看结果选择合适的调试方法。
2、开机调试：首先将机房电源的空气开关手轮拉至“启动”位置，将SSM553设备的电源打开，查看同步相量测量装置是否正常工作。
3、检查电流输入：利用测量电表检测电源输入电流是否正常，电流输入电压是否正确，如果不正常。
南瑞继保CS同步相量测量装置运维指引
PCS-996同步相量测量装置运维指引一・PCS-996同步相量测量系统简介PCS-996系列同步相量测量装置列表PCS-996同步相量测量系统的系统结构WAMS主站11WITW WAMS 主站2GPS时峯中PCS98X2乞換机PCS9882交换机n =□口U□口口匕CECD U□口口口口口-o x□QunaDIQDlpnQincOOPCS-9%A^采樂甲■元应用场合：变电站.开关站、发电厂采集対仪：叫线、线昭.左变的交诡献和开关域________________________________________________________ )数1«集中SX可接入:a.PCS-996Ab.PCS-996B向WAMS r. !. I V：a.实时数4Wb.动态录波散据c.和态录波数据GPS对时伫弓实时数抵迪迢肉线数掘迪逆PCS-996BH采樂妝兀应川场合：火力发电厂.水力发电厂、凤迫场采如対仪：机组的交i«!ib宜流航.开关诫和键相咏冲图常规厂站同步相量测量系统结构示意图PCS-996同步相量测量装置简介PCS-996A 数据采集单元（常规厂站）功能：用于变电站、开关站、发电厂。
釆集 母线、线路、主变的电气量以及开关量。
电气量接入：容量：8个间隔（每个间隔含3相电压、3 相电流）额定值：相电压，相电流1A 或5A开关量接入：容量：36路空接点电压：直流24V 、48V 、110V 、220V 可选性能指标：釆样速率：〜面板布置图:wO <fPCS495A■ 厂OH , o11 o背板布置图：相量上送速率：100帧/秒相量幅值误差：W%相量相角误差：电压W° ,电流Wl°频率测量误差：WPCS-996B 数据采集单元（常规厂站）功能：用于发电厂。
可采集2台机组的交流 量、直流量、开关量以及键相脉冲。
另外还 可采集2个常规间隔（母线、线路或主变） 的电气量。
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国内外主要PMU制造商
国内外概况
Rochestor
（TR-2000）
Macrodyne （1690）
SEL
（SEL-421）
Arbiter Systems （1133A）
ABB
（RES521）
电科院
（ADX3000／PAC-2000）
四方
（CSS-200）
南瑞
（SMU-1）
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国内外概况
PMU设计思路比较
功能实现方式
相量测量+故障录波（多）
相量测量+电能质量（多） 相量测量+继电保护（多) 相量测量+RTU （少）
硬件设计方式
嵌入式采集（可靠性高）（多） 计算机插板（可靠性受制于计算机及WIN软件）（少）
通信实现方式
RS232
(少）
10/100M以太网（多）
4、每一观察点的相量称为同步相量
29
Vm
t=0 (1 PPS)
signal x(t)
0度
Vm
t=0 (1 PPS)
-90度
30
31
5、PMU与其他装置的测量不同
U U m *2 * C( 2 O ** fS * tu ) U /u m I Im *2 * C(2 O ** f S * ti) U /i m
36
2）观察点为3周波点(60ms)
观察点
K n 同步相量
同步相量f=f0
0
00
0
0
1
31
2(3ff0)T 0*10
0
2
62
2(3ff0)T 0*20
0
3
93
2(3ff0)T 0*30
0
4
12 4
2(3ff0)T 0*40
0
5
15 5
2 (3ff0)T 0*50
同步相量测量装置
Phasor Measurement Unit (PMU) Phasor Monitor Unit (PMU)
A1//t
PMU
A1//t
主站
2
内容介绍
1. PMU国内外概况 2. PMU主要功能 3. PMU工作原理 4. PMU关键技术 5. PMU应用介绍 6. PMU测试介绍 7. 问题讨论
0+6/8 0 1+6/8 1 2+6/8 2 3+6/8 3 4+6/8 4 5+6/8 5 6+6/8 6 7+6/8 7
0+7/8 0 1+7/8 1 2+7/8 2 3+7/8 3 4+7/8 4 5+7/8 5 6+7/8 6 7+7/8 7
35
1）假设 f f0，则 s 0 在任何时刻永久不变
20
2）当装置监测到继电保护或/和安全自动装置跳闸 输出信号（空接点）或接到手动记录命令时应建 立事件标识，以方便用户获取对应时段的动态数 据。
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。
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3、广域启动或扰动启动录波 (1)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ANSI/IEEE PC37.111-1991 （COMTRADE）的要求； (2)具有全域启动命令的发送和接收，以记录特定的 系统扰动数据； (3)可以以IEC60870-5-103或FTP的方式和主站交换定 值及故障数据；
u (t)2 U cots (θ) U U θ
i(t)2Icos t (θ) II θ
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4、同步相量定义
t
1PPS
1、以1PPS为时间参考点（0）
2、以 t= n*T0 为相量观察点(T0=10/20/30/40/50ms)
3、角度＝采样数据窗第一点nT0的角度［nT0，nT0+T0)
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国内外概况
PMU主要技术指标及国内外比较
国外
国内
开关分辨率
0.1ms
0.1ms
模拟精度
0.1%
0.1%
A/D位数
16
16
采样点/周
384
200
对时
GPS/1us
GPS/1us
通信
10M*1
10/100M*3
功能
非单一
单一
相量刷新速度
25/S
100/S
多线路测量
1-2线路/单元 >8条线路/单元
发电机键相测量
无
有
14
PMU主要参考文件
国内外概况
1、IEEE std 1344 （2019） 2、EPRI：PC37.118 3、电力系统实时动态监测系统技术规范(送审中） 4、行业检测标准（制定中）
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PMU主要功能
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1、同步相量测量 (1)测量变电站每条线路三相电压、三相电流、开关 量，通过计算获得：
0
6
18 6
2 (3ff0)T 0*60
d2 2*
df*dt
d22**d f2**(ff0)
dt
33
7、不同观察点的同步相量角度
U A *2 * C( 2 O ** fS * t) A /
2 * *f* t
U为最大值的时间点为 tm(n)，（n=…,-2,-1,0,1,2,3,4,5,…）
3) 系统稳定按性质可分为三种：功角稳定、电压稳定和频 率稳定。本系统可为功角稳定提供最直接的原始数据。
5
国内外概况
应用背景2：美国等西方国家的大停电 1)由于没有有效的监视手段,导致了美国8.14大停电 2)我国电网规模越来越大,需应对措施
应用背景3：世界技术的发展使得该项目成为可能 1）高速计算机及数据管理 计算机计算速度大幅度提高,商用数据库越来越成熟. 2）高精度GPS 微秒级误差 3）高速广域通信技术 100M以上以太网 4）稳定成熟的应用算法 如EEAC算法已经成功应用于发达国家的电力系统稳定预警.
7、数据存储 存储暂态录波数据；存储实时同步相量数据（14天） 2.4G/(1天，48路）
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PMU工作原理
同步相量及计算 PMU测量硬件 PMU测量软件 PMU构成单元及配置 PMU安装及通信模式
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同步相量及计算
1、正弦函数与复函数
无物理意义 构造一个复函数 A(t) 2Iej(t)
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
m t(n ) (2 n 0)/2 f
当观察点为kT0时，根据同步相量定义计算出同步相量为: s 2 f ( k 0 t m ) T 2 f0 k 2 n T 0 2 ( k n 0 ) f T 0 f 0 34
k
nk
nk
nk
nk
nk
nk
f. 机端B相电流同步相量Ib/Фib ；
g. 机端C相电流同步相量Ic/Фic ；
h. 机端正序电流同步相量I1/Фi1 ；
i. 内电势同步相量ε/Ф(ε);
j. 发电机功角
δ；
k. 开关量
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(3)同步测量励磁电流／砺磁电压，用于分析机组的 砺磁特性
(4)同步AGC控制信号，用于分析AGC控制响应特性 (5)获取高精度的时间信号
Ψ 2 Ico t s ( ) j2 Isi tn ()
是一个正弦量
对A(t)取实部 RA e (t)[ ] 2Ico tsΨ ( )i(t有)物理意义
对于任意一个正弦时间函数都有唯一与其对应的复数函数
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2、向量／相量／矢量／旋转矢量／旋转相量
j( t Ψ )
i2 I c o (s t Ψ ) A ( t)2 Ie
0+3/8 0 1+3/8 1 2+3/8 2 3+3/8 3 4+3/8 4 5+3/8 5 6+3/8 6 7+3/8 7
0+4/8 0 1+4/8 1 2+4/8 2 3+4/8 3 4+4/8 4 5+4/8 5 6+4/8 6 7+4/8 7
0+5/8 0 1+5/8 1 2+5/8 2 3+5/8 3 4+5/8 4 5+5/8 5 6+5/8 6 7+5/8 7
8
3）成熟的PMU技术 （1）各个厂商的PMU已经在变电站／电厂广 泛使用，并在内电势测量技术方面取得 很好的进展 （2）国内的PMU性能优于国外的PMU
4）高速广域通信技术 100M／1000M数据网建设成为电力公司通
信 的建设目标
9
5）稳定成熟的主站系统 （1）WAMS单一系统的动态监视 （2）基于WAMS、保护系统、SCADA的（动
4、就地数据管理及显示 (1)装置的参数当地整定； (2)装置的测量数据可以在计算机界面上显示出来
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5、同步相量数据传输 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：2M／10M／ 100M／64K／Modem等，传输通信链路一般采用 TCP/IP。
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、AGC系统、 电厂监控系统等进行数据交换。