广域测量系统综述
浅析电力系统中的广域测量系统
浅析电力系统中的广域测量系统作者：黄智成王任来源：《科学与财富》2012年第01期1.引言同步相量技术由于克服了传统EMS/SCADA在数据实时性和同步性方面的缺陷，被认为是现代电力工业最重要的技术之一。
在通信技术迅猛发展的推动下，同步相量技术不断改革传统的电力系统测量、分析和控制方法，在电力系统得到越来越广泛的应用，促进了电网广域测量/监测系统（WAMS）的形成和发展，并为进一步实现广域稳定控制奠定了坚实的基础。
传统的电力系统监测技术包括基于RTU的SCADA系统和故障录波仪,它们都有不同程度的局限性。
WAMS可以在时空多维坐标下观察系统全局的机电动态全貌，弥补了现有SCADA 系统和故障录波系统不足。
是解决当前瞩目的热点问题的有效途径。
2.WAMS的基本原理WAMS的基本原理可用图2-1来说明。
在发电厂和变电站安装相量测量单元（PMU），它对母线电压和线路电流进行三相交流采样，采用相量算法计算正负零序相量、频率和功率，对于发电厂还得到机组的内电势相量，然后由GPS接收器提供的高精度时钟信号将测量结果打上时标，继而遵循共同的接口协议（如IEEE 1344标准）将带时标的相量数据打包并通过高速通信网络传送到数据中心，数据中心对各子站的相量进行同步处理和存储，并可计算系统惯性中心角度和各机组、母线的相对相角，进一步由相应的应用程序，对相量数据执行实时评估以动态监视电网的安全稳定性，或进行离线分析为系统的优化运行提供依据，进一步与控制结合起来，提高电网的安全稳定水平和传输能力。
WAMS的关键之处在于可以在时空坐标下观察系统全局的机电动态全貌，弥补了现有SCADA系统和故障录波系统不足，为现代大型电力系统的安全稳定监测与控制提供了新的有效途径，进而为解决我国电力系统当前瞩目的热点问题，如西电东输、交直流联网的稳定性、互联电网阻尼降低问题，找到新的突破口。
图2-1 WAMS的原理示意图3.WAMS的体系结构WAMS由PMU子站、调度中心站（主站）和国家电力数据通信网组成。
谈电网稳定分析广域测量系统应用
谈电网稳定分析广域测量系统应用1 广域测量系统的应用广域测量系统利用遍布全网各处的相量测量单元获取各处节点的相关数据，利用GPS系统或者北斗系统为所有数据固定统一的时间坐标并利用各种现代的先进通信手段进行数据的传输整合，克服了空间上和时间上的各种差异，为全网同一时间节点的状态对比分析提供了技术手段，可以实现在时间-空间-幅值三维坐标下同时观察电力系统全局的机电动态过程全貌，为电网稳定分析提供了强有力的技术支持。
1.1 电压稳定分析对电压数据进行监测和分析，避免电压失稳的出现，是的基础。
利用WAMS 的量测数据，文献提出一种改进的戴维南等值模型，对改进模型的量测方程、可解条件、求解方法和误差分析等方面进行研究，以负荷裕度为电压稳定性指标；文献采用最小二乘法拟合出电压、电流相量随负荷增长的变化趋势，利用电压稳定复合判据来评估电压稳定性；文献根据系统在重负荷情况下网损增长率特性确定电压的稳定裕度评估指标并利用PMU 提供的节点相量快速实现在线评估。
1.2 频率稳定分析频率稳定是电力系统稳定运行的一个重要标志，快速精确地预测分析系统扰动后的频率及其变化趋势具有重要的意义。
文献利用扰动后瞬间的广域量测数据计算雅可比矩阵，预测出系统在扰动后的稳态频率以及保证系统稳态频率为整定值的切负荷量。
文献利用广域测量系统获取电网受到扰动之后的实测数据并进行预处理和特征筛选，输入到已离线训练好的SVM 模型中，依次进行直流互联异步电网扰动后的频率稳定控制方案制定。
文献通过对复杂多分区电网发生功率缺额扰动的动态频率特性的深入分析，建立基于广域局部量测信息的功率缺额估计模型，进而设计实现了自适应低频保护与控制方案。
1.3 暂态稳定分析暂态稳定是电力系统稳定的另一个重要方面。
文献将广域测量系统的暂态稳定在线预测结果和本地保护装置的信号作为稳定判据，将故障时间作为功角不稳定量化的依据，回避了根据功角轨迹评估故障后系统稳定裕度的难题。
广域测量系统(WAMS)
广域测量系统（WAMS）Wide Area Measurement System制作人：吴永东江涛一·ＷＡＭＳ定义：广域测量系统（WAMS）主要源自电力系统时间上同步和空间上广域的要求!利用全球定位系统(GPS)时钟同步!进行广域电力系统状态测量a. 时间上同步：目前的各种电力系统故障录波仪!由于不同地点之间缺乏准确的共同时间标记!记录数据只是局部有效!难以用于全系统动态特性的分析，如何统一全电网的时标一直是困扰电力工作者的一大问题。
全球定位系统的出现!提供了一个很好的统一系统时标的工具，与传统方法相比GPS 具有精度高’微秒级、范围大(不需要通道联络(不受地理和气候条件限制等优点!是电网时间统一的理想方法!在电力系统中已经有相当多的应用b .空间上广域:随着西电东送(全国联网和电力市场的推进!电力系统的空间范围不断扩大!形成广域电力系统。
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。
•根据电力系统的发展需求!人们开始研究相量测量单元（PMU）和WAMS。
PMU利用GPS时钟同步的特点，测量各节点以及线路的各种状态量!通过GPS对时!将各个状态量统一在同一个时间坐标上。
与传统远动终端装置RTU测量所不同的是PMU 在时间上保持同步!而且可以测量相角，这样可以获得各个节点和母线状态的相量而不仅仅是有效值!从而可以直观地了解各个状态之间的相量关系。
ＷＡＭＳ是以ＰＭＵ为基层单元采集信息!经过通信系统上传至调度中心!实现对系统的监测!构成一个系统。
二ＷＡＭＳ的结构：•ＷＡＭＳ主要由位于厂站端的ＰＭＵ通信系统和位于调度中心的控制系统组成主站位于省调度中心，子站为各功角监测点，子站由相角和功角测量装置、时间同步装置、系统和工控机组成。
为了保证实时性!主站与子站之间的通信通道采用专用的微波通道。
三ＷＡＭＳ工作原理发电厂和变电站安装的PMU子站将带GPS 时标的相量数据打包并通过高速通信网络传送到数据中心。
智能配电网广域测控系统及其保护控制应用技术
智能配电网广域测控系统是一种基于现代传感器、通信和计算机技术的分布 式控制系统。它通过广泛部署的智能终端设备实时监测配电网的状态，实现对电 网的快速响应和高效控制。智能配电网广域测控系统的结构包括数据采集层、数 据处理层和应用层。
特点：
1、分布式控制：智能配电网广域测控系统采用分布式控制方式，能够实现 对配电网的快速响应和高效控制。
智能配电网广域测控系统及其保护 控制应用技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
随着电力系统的发展和智能化技术的进步，智能配电网广域测控系统及其保 护控制应用技术已成为研究的热点。本次演示将介绍智能配电网广域测控系统的 概念、结构、特点和应用，以及保护控制应用技术的实现方法和应用案例，最后 对智能调度管理的控制策略进行探讨。
智能配电网广域测控系统
2、实时监测：智能终端设备能够实时监测配电网的状态，从而及时发现和 解决问题。
3、数据共享：系统支持多用户同时访问和共享数据，从而提高决策效率和 管理水平。
3、数据共享：系统支持多用户 同时访问和共享数据，从而提高 决策效率和管理水平。
1、电力调度：智能配电网广域测控系统能够为电力调度提供实时数据支持， 帮助调度员更好地掌控配电网的运行状态。
总之，智能配电网分布式控制技术是实现智能配电网高效运行和优化的关键 所在。通过在多个领域应用分布式控制技术，可以有效地提高智能配电网的整体 性能和能源利用效率，降低能源消耗和碳排放量，推动能源结构的优化和调整。 因此，应当加强对于智能配电网分布式控制技术的研究和应用，为实现绿色、可 持续发展做出积极贡献。
广域控制保护系统的应用包括：
1、快速切除故障：通过对电网中故障的快速识别和切除，减少故障对电网 的影响。
2、防止连锁反应：通过对电网中故障的快速切除，防止故障引发连锁反应， 造成更大范围的停电事故。
广域测量系统在电力系统中的应用
广域测量系统在电力系统中的应用广域测量系统（Wide Area Measurement System，简称WAMS）是一种利用现代信息技术和通信技术，通过遥测、遥控、遥信等手段，对电力系统网络中分布式安装的测量点进行实时、高频率的电力参数测量分析、故障诊断、状态评估和安全控制等功能的一种新型技术系统。
WAMS应用于电力系统中的主要目的是为了提高电力系统的可靠性、稳定性和经济性。
首先，WAMS可以实时获取系统全局的状态信息。
在传统的保护控制系统中，通常只监测本地设备的状态，不能获取系统综合的电气情况。
而WAMS可以实时采集大量的数据，能够提供系统全局的电气状态信息，包括电压、电流、频率等等。
这样，在发生故障、异常情况时，运行中心能够第一时间掌握整个系统的状态，并及时采取相应的措施，避免事故升级和扩散。
其次，WAMS可以对系统进行实时的稳定性判断和评价。
WAMS可以实时获取系统的各个节点的电气状态信息，运用现代的数学模型和算法，对系统进行建模和仿真，预测系统的稳定性状况，为系统稳定性控制提供重要参考。
另外，借助WAMS，还可以实现电力系统的智能化运行控制。
WAMS系统可以实现对系统的动态响应进行实时监测和调度，在系统动态响应情况出现时，系统能够自动调整运行状态，以达到最优的运行状态。
最后，WAMS还可以支持电力市场化运营和规划决策。
在电力市场化运营中，WAMS可以实现电力市场的监管、调度和统计分析等功能。
在规划决策中，WAMS可以支持电力系统的长期建设和发展规划，为电力公司提供决策依据和支持。
WAMS在电力系统中的应用具有广泛的应用前景和重要意义。
在未来，随着智能电网建设的深入推进，WAMS的应用将会更加广泛和深入，不断提升电力系统的可靠性、稳定性和经济性，为建设清洁、高效、安全、可靠的能源体系做出重要贡献。
广域测量系统及其应用
相量测量能改善系统暂态稳定的预测及控制， 当系统受到扰动时， 相量测量装置可以为： 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。目前国内电网 使用的 (/6 产品主要有： 中科院的 (:9 > &#统、 南瑞的 )/6。 同时也有一些 国外的产品。 ? ! 结论 目前内蒙电网的 @## AB 变电 站作为华北电 网 广域测量系统的几个测量点已经安装使用了中科院 的 (:9 > " ### 装置及四方公司 9)) > "## 系统。而 蒙西电网还没有自己的广域测量系统。随着全国联 网工程的推进， 电网潮流的不确定性加大， 电网稳定 水平可能会在原有的监测技术条件下有所下降， 因 此积极推进广域测量系统的应用将十分迫切。广域 测量系统 （ C :/) ） 系统已作为一种新的电力系统实 时动态监测手段， 在目前复杂的大型电力系统发挥
广域测量系统及其应用
于! 海 ， 石玉梅 ， 郝守礼
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（" 内蒙古 电力有限责任公司； -& 内蒙古超高压供电局， 内蒙古 呼和浩特! ."..?. ） ! 摘 ! 要： 随着蒙西 @.. AB 电网 “三横四纵” 网架结构的提出， 蒙西电网系统运行的复杂程度日益增
大。传统的稳态监控系统已不能满足动态情况下对全系统的实时监测和有效控制。广域测量系统的建 立为保证电力系统安全稳定运行提供了全新技术手段。 关键词： 电力系统动态； 广域测量系统； 同步相量测量 ! ! ! ! 中图分类号： 93C# #D "" E # ! ! 文献标识码： F! ! 文章编号： " ../ —G C-" （ -. ./） ." —..C. —.同步性， 时标信息与 数据同时存储并 发送到主站。 电网内的变电站和发电厂安装 M3S 后， 就能够使调 度人员实时监视到全网的动态过程。 - ! 广域测量系统的构成和功能 广域测量系统是基于同步相量测量和现代通信 技术， 对地域广阔的电力系统运行状态进行监测和 分析， 为电力系统实时控制和运行服务系统。广域 测量系统由三部分组成： 分布在各厂、 站的同步相量 测量装置 （ M3S） ， 覆盖全网的通信网络和安装在调 度端的监测中心。系统总体构成如图 " 所示。
广域相量测量系统综述
广域相量测量系统综述[摘要]本文首先对广域同步相量测量系统（wams）进行了简要介绍，然后对其主要单元pmu的基本原理和结构进行了论述，最后对wams在电力系统各方向的应用进行了阐述。
[关键词]电力系统；相量测量装置（pmu）；广域相量测量系统（wams）引言随着特高压输电和“西电东送、全国联网”工程的建设，我国电网互联规模越来越大，将引起低频振荡，电力市场进程的不断推进使得某些断面经常运行在接近于满负荷或满负荷状态，电力系统运行的复杂程度日益增加，电网安全问题日益突出，使得对电力系统的稳定性要求也越来越高。
传统的scada／ems调度监控系统，由于缺少电力系统不同地点之间的基准时间，所以只能用于电力系统的稳态特性分析，难以实现系统的实时动态特性分析。
基于pmu的广域测量系统（wide area measurement system，简称wams），利用成熟的gps技术，能够为全系统提供准确的基准时间，能够实时地反映全网系统的动态变化，对系统的安全稳定运行起到了重要的作用。
1.广域电网相量测量系统的发展国外对于pmu的研究起始于20世纪80年代的美国，1983年美国gps的出现，为相角测量提供了时钟精度上的保证。
1993年美国研发出了第一台pmu，标志着同步相量技术的实用化。
美国西部电力系统协调委员会（western system coordinating council简称wscc）已经基本建成了以pmu为基础的wams，投入了近百个pmu。
1997年法国电力公司计划组建基于pmu的协调防御控制系统。
1995年前后国内开始了对pmu的研究，率先开始该领域研究的是清华大学电机工程系，1997年同黑龙江东部电网合作，安装了7个pmu。
近年，随着gps技术和通讯技术的快速发展和不断完善，加快了pmu应用的发展，全国各大电网正在实施或已部分完成庞大的wams。
2.pmu基本原理及结构基于全球定位系统（gps）的相量测量单元pmu具有传统数据采集系统的功能，即对电流、电压等电气量的幅值和频率的采集，同时还具有传统数据采集系统无法实现的功能：对相角的采集。
广域测量系统
随着电网规模的不断增大，负荷的不断增加，互联区域低频系统振荡成为了电力系统一个越来越严重的问题。 WAMS的在线低频振荡分析功能可以在线跟踪此类现象并主导一个深入分析调查。首先，“振荡检测”功能扫描敏 感动态信息，如联络线潮流和相应发电机相角，用以检查是否发生振荡。如果发生，改进的Prony算法将精细分 析所获得的振荡详细信息，包括频率、阻尼系数和相关发电机和母线。同时主站将发布信息探查全网扰动记录。 分析结果和记录的数据最后被存储在数据库并报告给调度员。
简述
广域测量系统（Wide Area Measurement System，WAMS）技术的提出和研究可以追溯到1990年以前。在 1996年8月10日的美国西部大停电中，基于PMU的监测系统因成功记录了在系统解列前相角增长使系统变弱的过程 而备受**。2003年的美加大停电极大推进了WAMS的建设，并促进WAMS应用研究成果向工业领域转化。
特点
较之传统的基于扰动检测的晶闸管投切电容器（Thyristor Switched Capacitor，TSC）系统，WAMS系统 特点为：
①采用相对功角或角速度判别系统的暂态功角稳定性并实施控制策略，概念简单直观，较好地反映了系统的 本质。对于所有扰动（包括区外扰动引起的暂态稳定性问题）均能正确响应。
WAMS由以PMU为基层信息采集单元，位于调度中心的主站系统和满足两者进行信息交换的通信系统组成，相 比传统的SCADA系统，WAMS系统的采集单元不仅由PMU替换RTU，主站系统功能增强外，对通信系统的要求更加苛 刻。
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广域测量系统综述
广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)主要源自电力系统时间上同步和空间上广域的要求，利用全球定位系统GPS(Global Position System)时钟同步，进行广域电力系统状态测量。
传统的SCADA\EMS系统中，使用RTU（remote terminal unit）作为测量手段，能够测量电压、电流的有效值和功率，可以表征系统的稳态潮流，但没有对描述系统机电动态性能十分重要的相对相角量及其派生量；另一方面，测量的时间尺度为数秒级，因而得到的系统数据是历史的、不同时的，即便我们为其增加GPS时标，仍然只能监测系统稳态或准稳态运行情况。
而在故障监测方面，传统的保护系统使用故障录波器DFR（digital fault recorder）作为监测手段，时间尺度可达到微秒级，速度很快。
但DFR只能测量瞬时值，无法获得全面的系统动态过程信息，因而主要用于对故障后电磁暂态过程的记录，而无法对整个系统的动态过程进行记录和分析。
而广域测量技术使用PMU（phasor measurement unit）作为测量手段，可以基于GPS标准时钟信号，测量得到信号的同步相量数据，其时间尺度介于RTU 和DFR之间，目前最快可达10ms左右。
广域测量技术的优点在于，它可以实现异地的同步相量测量，并保持足够高的精度，同时能够保证高速通信和快速反应，因而非常适合目前不断扩大的电网规模。
另一方面，由于提供了相量数据，我们可以分析功角、无功储备等动态信息，从而能够对电网的动态过程进行实时监测，有助于调度和控制。
WAMS主要由位于厂站端的PMU通信系统和位于调度中心的控制系统组成。
网上有论文提出的WAMS结构如图1所示。
其中主站位于省调度中心，子站为各功角监测点，子站由相角和功角测量装置#
时间同步装置、通信系统和工控机组成。
为了保证实时性，主站与子站之间的通信通道采用专用的微波通道。
该系统已经通过了动模试验，各项技术指标已达运行要求，并且部分功能模块已经现场运行。
而有另一篇论文提出了一个更完整的监测系统，其结构如图2所示。
图2中各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和相角测量及其他工作。
采用上下位机结构的目的是提高PMU单元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处理，该系统与前个系统相比，其通信系统采用了局域网和广域网通信技术，并且设置了专用的控制通道，使整个系统功能更强大，结构更加合理。
针对全国联网，有文献提出了一个全国性的WAMS，如图3所示。
由国家调度中心、网调度中心、省调度中心和就地监控4级组成。
相角信息可以上行，也可下行。
该系统的中心处理机设置于省调或网调中心，同一网局内的省调之间可以交换信息，国家调度中心的相角信息来自于各网局，而网局的相角信息来自于各省调度中心；国调、网调和省调在各自的范围之内，能看到全局、局部或相邻局部的相角矢量图，并可根据系统的运行工况或受扰大小及时作出调整。
显然，WAMS对通信系统的质量、通信的实时性都有较高的要求。
由于国内大多数电网近年将建成以光纤通信网为主的电力通信网络，WAMS应该尽量利用现有的网络通信条件，本着近期与远期相结合的原则，利用以太网、ATM等技术提高通信系统的效率，以满足实时性要求。
PMU的关键在于相角和功角的测量，而有效值等量的测量则与传统装置无异。
这里的相角是指母线电压或线路电流相对于系统参考轴之间的夹角，某台发电机的功角 i是指该机q轴与系统参考轴之间的夹角。
目前，欧美国家安装的绝大部分PMU实际上只能测量相角，国内部分电网安装的PMU能测量功角。
对于将来的应用功能，有文献给出了WAMS的可能应用功能，如图4。
WAMS不仅可以取代传统的SCADA系统完成系统的稳态监测任务，而且可以应用于系统的动态行为监测、稳定监测和故障分析等领域。
当然，要实现这些功能，还需要解决一系列的理论和技术问题，比如稳定的预测与控制等。
广域测量系统研究开发的最终目标是建立新一代EMS。
PMU可能结合或替代RTU，WAMS可能结合或替代SCADA。
在功能上将目前的稳态水平监测提高到动态水平监测，核心是如何处理好、应用好WAMS的测量信息。
这方面的研究相对于装置的开发而言还远远不够，应该成为下一阶段的研究重点。
需要研究的内容很多，如WAMS信息的数据仓库、WAMS 信息的数据挖掘等。