广域同步相量测量(PMU) 精品
PMU同步相量测量系统简介
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。
同步相量测量(PMU)系统改造与应用
同步相量测量(PMU)系统改造与应用作者：李丹来源：《城市建设理论研究》2013年第28期摘要：同步相量测量就是在电厂和变电站实时测量相角（包括发电机的功角和母线电压相角）等电气参量，利用全球定位系统(GPS)实现时钟同步,并把打上时标的电气参数利用高速数据通道传输到调度中心的调度自动化系统。
使相关运行人员实时监视系统母线电压向量和发电机的功角变化；同时，由于提供了精确实测的电网状态参数，可以使以前只能离线计算的电力系统稳定分析等更准确地用于实时计算，从而实时地进行动态安全分析，对运行的电力系统实现预防性控制、紧急控制。
关键词：同步相量测量；实时测量；GPS；数据传输；动态安全分析中图分类号：P228.4文献标识码： A前言随着电力系统规模的日益壮大, 现代电力系统的结构及运行方式也日趋复杂，为保证电力系统的稳定运行，可靠、动态实时的监控具有十分重要的意义。
目前主体的监测手段集中于稳态和局部监控阶段,电网的实时动态同步量测工作,对于系统的运行调度来说缺少有效的监测管理平台。
同步相量测量装置是电力系统实时动态监测系统的基础和核心，它能为电力系统的安全稳定运行提供有力的监测手段，同步相量测量装置利用高精度的GPS卫星同步时钟实现时钟同步,并把打上时标的电气参数利用高速数据通道传输到中调，使相关人员实时监视系统母线电压向量和发电机的功角变化，极大提高电力系统的监控水平和稳定运行水平。
同时通过同步相量装置将有时标的一次调频信息、发电机及励磁系统电气量信号上传到中调，提高电网对各厂站发电机监视功能，有利于电网异常运行情况分析。
一．我厂PMU现状我厂有四台发电机组，其中1号机和2号机为两台220MW机组，3号机和4号机为两台300MW机组，四台发电机全部采用三级励磁方式。
原同步相量测量装置采用河海大学与河南省电力公司共同开发生产同步相量测量装置，于2003年投入运行。
原系统主屏安装在#2机电气保护室，配有相量测量装置主机、GPS授时单元和#1机相量测量单元及#2机相量测量单元。
SSM 550系列同步相量测量装置 PMU介绍
电力系统同步相量测量单元（PMU）应用和维护
电力系统同步相量测量单元（PMU）应用和维护莫荣辉【摘要】With the rapid economic development, electricity demand is rising, the grid has entered the stage of“ultra high voltage,large power grid interconnection, big power”.In order to improve the level of power system dynamic monitoring,ensure the safe and stable operation of power grid,this paper improve the synchronous phasor measurement unit PMU device stability and reliability of the power system, the synchro-nous phasor measurement unit (PMU) of daily maintenance and equipment clock patrol,and make full use of the characteristics of synchronized phasor measurement unit PMU data the synchronous phasor measurement unit, play the role of PMU.%随着经济的快速发展，电力需求不断提升，电网已进入“特高压互联、大电网、大电源”的发展阶段。
为了提高电网的动态监视水平，保证电网安全稳定运行，本文提出切实提升同步相量测量单元PMU装置的稳定性和可靠性，对电力系统同步相量测量单元（PMU）时钟的维护和设备的日常维护巡视，并提出充分利用同步相量测量单元PMU动态数据的特点，发挥同步相量测量单元PMU的作用。
PMU(同步相量测量装置)的检测技术 及误差处理措施分析
PMU(同步相量测量装置)的检测技术及误差处理措施分析摘要：同步相量测量装置是一种新型检测技术，其可以对动态变化的数据参量进行跟踪测量，与传统测量方法不同，同步相量检测是建立在新统计原理下的数据处理方法。
从概率统计上看，任何数据都存在一定的不可用性，如果数据呈现多种误差现象，则数据所表现的动态变化信息将会干扰技术人员核算、处理工作。
基于此，文章将结合PMU检测、误差处理内容，对其技术措施的应用重点和难点进行系统分析。
关键词：PMU（同步相量测量装置）；检测技术；误差处理；措施分析中图分类号：TM933 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）15-0090-01为加强数据对电力系统的动态监测和控制，很多发电厂都会选择安装PMU装置，创建自身的动态监测系统，在这个系统下，发电厂的工作人员可以实时搜集到电力系统中各运行设备的动态，保证其能够安全、稳定的运行。
1PMU装置1.1PMU装置功能简述PMU是承载一个运行系统在动态环境下的监测、控制工作的核心装置，其不仅可以准确探测、搜集到每个运营设备的数据信息，还能第一时间将这些信息汇总，输入到数据库中，运用强大的数据处理功能和快捷的通讯能力，将数据传导到人机界面上，供工作人员参考处理。
1.2PMU装置工作原理分析PMU装置能进行动态测量工作，在高速监测环境下，数据采样仪器和交流采样装置协同运作，在保持高准确度测量效果的同时，增强信息的交互性运用。
PMU是以绝对电量和绝对相位角为坐标，电流信号、相量数据、电压信号等多种测量参量为依据的数据处理系统。
信号可以同步完成多个信号的交流工作，误差在1μs之内。
同时，每个相量数据还会根据调度中心的控制决策，进行电气量分析。
如果电力系统的电网层出现断流现象，则该电网的动态变化特征将会以动态数据的形式表现出来。
2PMU装置与传统测量方式的差异20世纪80~90年代，随着电力系统的供电规模逐渐扩大，电力交流和传送装置咋检测方法、运行模式、管理制度等方面都发生了很大的变化。
PMU基本介绍
主要内容
一、 PMU及动态监测系统的技术背景 二、同步相量测量基础 三、PMU的功能及作用
第一节 PMU及动态监测系统的技术背景
技术背景
动态监测技术出现的背景
传统的电力系统监测手段主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故 障录波仪和侧重于监测系统稳态运行情况的SCADA系统。 但都存在不足：传统的故障录波器只能记录故障前后几秒的暂态波 形，由于数据量大，难以全天候保存，而且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，难以用于对全系统动态行为 的分析。 SCADA大约提供4秒刷新一次的稳态数据，对电网的动态状 态预测、低频振荡、故障分析等几乎不能提供任何帮助。 因此，电力学术界提出“同步相量测量理论”和“实时动态监测系统” 来解决这一问题。 在电力系统重要的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，并通过调度中心分析中心站实现对 电力系统动态过程的监测和分析。该系统将成为电力系统调度中心的 动态实时数据平台的主要数据源，并逐步与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的监控。
发电机功角是发电机转子内电势与定子端电压或电网参考点母线电 压正序相量之间的夹角，是表征电力系统安全稳定运行的重要状态变 量之一，是电网扰动、振荡和失稳轨迹的重要记录数据。
PMU的用途
4）分析发电机组的动态特性及安全峪度分析
通过PMU装置高速采集的发电机组励磁电压、励磁电流、气门开度信号、 AGC控制信号、PSS控制信号等，可分析出发电机组的动态调频特性，进行 发电机的安全峪度分析，为分析发电机的动态过程提供依据。监测发电机 进相、欠励、过励等运行工况，异常时报警。绘制发电机运行极限图，根 据实时测量数据确定发电机的运行点，实时计算发电机运行裕度，在异常 运行时告警。
同步相量测量装置作用
同步相量测量装置作用同步相量测量装置（Synchronized Phasor Measurement Unit，简称PMU）是一种用于对电力系统进行实时监测和控制的高精度测量设备。
它能够准确测量电压、电流等相位和振幅信息，并与时间戳同步。
PMU主要由一台GPS接收器、一台高精度时钟、一台A/D转换器和一台通信模块组成。
PMU的作用主要有以下几个方面：1.实时监测电力系统状态：通过精确测量电流和电压的相位、频率、振幅等信息，PMU能够实时监测电力系统的状态。
它能够提供高精度、高频率的数据，帮助运行人员了解系统的实际运行情况，包括电压的稳定性、频率偏差、相位角等指标，从而及时发现潜在的问题和异常。
2.电力系统可靠性评估：PMU能够实时记录电网中的电流和电压波形数据，并与时间戳同步。
这些数据可以用于电力系统的可靠性评估，通过分析不同时刻系统的状态和性能，可以检测到潜在的故障和问题。
通过PMU提供的数据，可以进行故障分析和定位，并及时采取相应的措施以保障电网的稳定运行。
3.功率平衡和负载管理：PMU能够提供各个节点的电压和电流数据，这对于功率平衡和负载管理非常重要。
通过实时监测电网中不同节点的功率波动，可以及时发现负荷过重或不平衡的情况，并采取相应的调整措施。
同时，PMU还可以提供功率因数、无功功率等信息，为系统负载管理提供参考依据。
4.电能计量和电费结算：PMU可以提供准确的电流和电压数据，这对于电能计量和电费结算至关重要。
传统的电能计量方式往往存在一定的误差，而PMU能够提供高精度的电能数据，可以减少计量误差，提高电费的结算准确性。
5.电力系统灾难响应：PMU提供的高频率数据可以用于电力系统的灾难响应。
比如，在发生地震、风暴或其他灾害时，PMU能够提供实时的数据，帮助分析师和运行人员迅速评估电力系统的状况以及可能出现的问题，并及时采取反应措施。
总之，同步相量测量装置是电力系统监测和控制的关键设备，它能够提供高精度、高频率的电压和电流等参数数据，帮助监测运行状态、评估系统可靠性、进行负载管理和能效分析等。
同步相量测量装置(PMU)构成及原理讲座
复常数
•
I
ω=2πf
相量为唯一矢量，随着时间变 化，相量以ω的速度旋转，形 成旋转相量，但从nT0的时间 点看，相量一直不变
其 I 为 中 ,e 相 j t为 量 旋 ,I ej 转 t为因 旋子 转 26 相
ω
U
ω0
U 0
1、如果以ω0为参考旋转矢 量，则当ω＝ ω0时，U旋 转相量等于静止不动
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
22
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。
17
(2)测量发电机机端三相电压、三相电流、开关量、 转轴键相信号，通过计算可获得以下数据：
a. 机端A相电压同步相量Ua/Фua ；
b. 机端B相电压同步相量Ub/Фub ；
c. 机端C相电压同步相量Uc/Фuc ；
d. 机端正序电压同步相量U1/Фu1；
e. 机端A相电流同步相量Ia/Фia ；
13
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
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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
华北电力大学
North China Electric Power University
规范（试行） 华东WAMAP 河南WAMS
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
1993
1994
1Байду номын сангаас95
1996
1997
1998
1999
2000
7月和8月 美国停电 事故
华北电力大学
North China Electric Power University
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
V.T与美国Microdyne 合作开发了第一台工业用 PMU, MODEL 1690。
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
PMU世界应用现状
北欧 北美
俄罗斯
中欧 墨西哥
中国
印度
巴西
华北电力大学
North China Electric Power University
巴西
37 substations
2000年起，巴西装设37个 PMU。
关注：不同制造商生产 PMU的行为正确性与一 致性。 试验示范工程： 1）DampMon: 低频振荡 监测与告警 2）StressMon：基于功角 差的负荷水平监测 3）SyncAssist: 孤岛的同 期检测 4）LoopAssist: 断路器合 闸检测
借助WAMS技术，可以得到更准确的电网动态过程
华北电力大学
North China Electric Power University
提纲
广域同步相量测量技术
– 广域同步相量测量技术发展简史
– 国内外研究应用现状 – PMU核心技术问题 – PMU标准及测试评估 – 主站支撑系统核心技术问题
广域同步相量测量技术应用
了WAMS的研究与应用。
华北电力大学
North China Electric Power University
广域同步相量测量技术在中国的发展（2000年以前）
相量测量算法 清华大学 华北电力大学 河海大学 GPS进入 中国电力系统
黑龙江试验系统
WAMS应用理论研究
WAMS 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
BPA采用MODEL 1690 ，组建了最早的WAMS。
Kenneth Martin
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
1996年美国电网事故，通过WAMS的测量结果修正 了仿真计算模型，使WAMS的重要性得到普遍认可。 2003年美国“8.14大停电”，事后推动了WAMS应 用技术研究和系统建设，并成立了EIPP，后发展为 NASPI。 我国全国联网实施后区间低频振荡问题极大地推动
华北电力大学
North China Electric Power University
广域同步测量技术在中国的发展历史（2000年以后）
CSS-200华北 CSS-200国调 CSS-200江苏 东北WAMS 东北大扰动试验 CSS-200广东 规范（第一修改） 2001 ADX3000福建 ADX3000四川 2002 2003 2004 CSS-200云南 CSS-200贵州 CSS-200南方
– 广域同步相量测量技术发展简史
– 国内外研究应用现状 – PMU核心技术问题 – PMU标准及测试评估 – 主站支撑系统核心技术问题
广域同步相量测量技术应用
– 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
提纲
广域同步相量测量技术
– 广域同步相量测量技术发展简史
– 国内外研究应用现状 – PMU核心技术问题 – PMU标准及测试评估 – 主站支撑系统核心技术问题
广域同步相量测量技术应用
– 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
1993 ADX3000引入中国
ADX3000南方电网 ADX3000华东电网
华北电力大学
North China Electric Power University
引进台湾欧华的ADX3000
华北电力大学
North China Electric Power University
黑龙江东部电网PMU系统