同步相量测量装置(PMU)构成及原理讲座共94页文档
相量测量单元PMU工
4 扰动数据记录 (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/IEEEC37.111-1991CPU处理电压输入电流输入4mA-20mA输 入开关量输入GPS10MHz以太网RS232告警信号输出轴脉冲输入4mA20mA输出控制输入（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。 5 当地通信接口 装置提供通信接口用于和励磁系统、AGC 系统、电厂监控系统进 行数据交换。 6 数据存储 存储暂态录波数据；存储实时同步相量数据。
相量测量单元PMU工作原理
演讲人 电化1班 彭少鹏 10号
同步相量测量装置
同步相量测量装置(PMU： PhasorMeasurementUnit)是利用全球定位系统 (GPS)秒脉冲作为同步时钟构成的相量测量单 元。可用于电力系统的动态监测、系统保护和 系统分析和预测等领域．是保障电网安全运行 的重要设备。目前世界范围内已安装使用数百 台PMU。现场试验、运行以及应用研究的结果 表明：同步相量测量技术在电力系统状态估计 与动态监视、稳定预测与控制、模型验证、继 电保护、故障定位等方面获得了应用或有应用 前景。
同步相量测量装置的结构
图中装置的输入信号有： ①线路电压、线路电流信 号的输入；②开关量信号 的输入；③发电机轴位置 脉冲的输入，可以是鉴相 信号或转速信号；④用于 励磁、AGC 等的 4mA～ 20mA 控制信号；⑤GPS 标 准时间信号。 装置的输出信号有： ①用 于中央信号的告警信号输 出；②用于通信用的 10/100M 以太网及RS232 接口 （采用IEEE std 1344 通信标准）；③用于控制 用的 4mA～20mA 输出
PMU同步相量测量装置原理及维护
PMU通讯及其规约
SMU-2系列PMU装置介绍 SMU系列同步相量测量装置的维
护
国网电力科学研究院
STATE GRID ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE
国内外PMU的发展历史及应用状况
同步相量：
Vm
Vm
绝对相角：
t=0 (1 PPS)
signal x(t) t=0 (1 PPS)
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1、SOC（Second of Century: 世纪秒）＋秒等分 数＋相量数据
2、SOC＋当前秒内的采样点数＋相量数据
• 装置应能实时记录全部测量通道的相量数据。
• 装置实时记录数据的最高速率应不低于100次/秒，并具有多种可选记录速率。 • 装置实时记录数据的保存时间应不少于14天
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作用1：进行快 速的故障分析
发电机内电势 • 同步发电机转子以 同步速率旋转时， 主磁场在气隙中形 成旋转磁场，它 “切割”定子绕组，
发电机功角 • 发电机内电势和机 端电压正序相量之 间的夹角称为发电 机功角
在定子绕组内感应
出对称三相电动势， 称为激磁电动势， 又称发电机内电势。
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据可以在计算机
界面上显示出来
摘要同步相量测量装置
摘要同步相量测量装置(PMU)是广域测...基于DSP的同步相量测量装置的研究1733摘要同步相量测量装置(PMU)是广域测量系统(WAMS)中关键设备之一。
本文设计基于DSP(TMS320LF2407A)双CPU结构的PMU，详述其硬件构成，并对其中的数据采集、GPS 授时、数据通信部分作进一步阐述。
在软件系统中引入实时操作系统μC／OS-II，确保整个系统的实时性和可靠性。
关键词同步相量测量装置PMU DSP双CPU μC／OS-II GPS引言随着全球卫星定位系统(GPS)的广泛应用，基于GPS的实时相量测量装置PMU(Phase Measurement Unit)很好地解决了电力系统广域空间同步测量的问题，并形成了电网广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)。
PMU在全网统一的时间坐标系下(通过接收GPS的同步时钟信号)，对电力系统不同节点的电压和电流进行同步采样，通过数据处理生成各节点电压、电流的正序相量，由GPS给每个相量打上时间标签，然后将这些信息实时传送到控制中心。
控制中心在统一的时标下，根据各个PMU的测量信息对电力系统的状态进行分析，进行全电网的稳定控制、事故预警等。
本文提出的PMU构成方案，充分利用了数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)的集成资源，采用双CPU结构，以GPS秒脉冲为同步时钟信号，结合高速14位A／D芯片进行采样，并以USB 2．0接口、CAN总线接口和以太网接口相结合的通信方式实现高速、大容量的数据传输。
软件没计采用μC/OS-II实时操作系统，保证了装置的实时性和可靠性。
1 PMU的构成与硬件实现作为WAMS的关键组成部分，实时性和可靠性是最重要的，因此PMU的设计也应以此为依据。
PMU的原理框图如图1所示。
来自PT／CT二次侧的电信号经前置滤波，变为适合DSP处理的小信号。
然后，根据GPS 输出的同步时钟秒脉冲(PPS)经DSP(No．2)内部的捕获单元产生满足时间同步和频率同步要求的异地同步采样信号，启动A／D转换。
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简述、系统组成及装置功能介绍、通讯与路由、运行与维护
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。
PMU功能原理介绍2010
PMU装置的基本功能
25
➢PMU的输入量 ➢PMU的输出量（3种） ➢PMU的性能指标
PMU装置的输入量
26
时钟信号
: 同步时钟(GPS, 北斗)
交流量(A,B型): 三相电压、电流信号（Uabc,Iabc）
直流量(B型） : 机组4～20mA直流量
电平信号(B型): 机组键相脉冲、转速脉冲
开关量(A,B型): 刀闸位置，机组开关量信号
NR1102E
NR1121A
NR 1401
NR 1401 选配插件
NR1415G NR1415G NR1415G NR1415G
选配插件
选配插件
NR1416 NR1502 NR1525 NR1301 220V
DANGER
DANGER
➢ PCS-996B装置主要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、机组励磁 电压、电流、转速、调频等4～20mA的信号量。
应用场合：变电站、开关站、发电厂 采集对象：母线、线路、主变的交流量和开关量
CPU
DSP
交流头
交流头
开入 开出
电源
F L A S H
1102
直
功
流
角
采
测
样
量
PCS-996B型采集单元
应用场合：火力发电厂、水力发电厂、风电场 采集对象：机组的交流量、直流量、开关量和
键相脉冲
PCS-996B (发电厂)
CPU
DSP
交流头
交流头
开入 开出
电源
F L A S H
1102
直
功
流
角
采
测
样
PMU构成及原理讲课-华北
PMU在华北电网的部署情况
部署规模
华北电网已部署了数百个 PMU装置，覆盖了主要的 发电厂、变电站和输电线 路。
部署方式
PMU装置主要安装在变压 器、发电机、母线等关键 设备上，以及重要输电线 路的始末端。
通信网络
PMU通过高速数据通信网 络与电网调度中心相连， 实时传输监测数据。
PMU在华北电网的运行情况
PMU的发展历程
初期阶段
PMU最初是为了解决美国东北部 大停电事故而开发，主要功能是
监测电力系统的动态变化。
发展阶段
随着技术的进步和应用需求的增加， PMU的功能不断完善，逐渐应用 于电力系统的稳定控制和预防性控 制等领域。
成熟阶段
目前，PMU技术已经相当成熟，广 泛应用于全球范围内的电力系统， 为电力系统的安全稳定运行提供了 重要的保障。
PMU数据传输原理
PMU数据传输原理是指将PMU测量得到的电压和电流相量数 据传输到数据中心进行分析和处理的过程。
PMU数据传输通常采用基于IP的网络传输方式，通过专用的 传输协议将数据实时传输到数据中心。在传输过程中，需要 对数据进行加密和压缩，以确保数据的安全性和有效性。
04
PMU在华北电网的应用
02
PMU的构成
硬件构成
传感器
用于测量电压、电流和 相位角等电气参数，是 PMU的核心组成部分。
数据采集器
负责接收来自传感器的 数据，并进行预处理和
格式转换。
通信模块
负责将PMU与主站或其 他PMU进行数据传输， 一般采用光纤或无线通
信技术。
电源模块
为PMU提供稳定的电源 供应，确保其正常工作。
软件构成
数据采集软件
负责从数据采集器中读取原始 数据，并进行必要的预处理和
同步相量测量装置(PMU)培训教材
向量测量装置（PMU）基础知识（2010-5-13）一、同步测量技术的基本原理同步相量测量是利用高精度的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。
交流电力系统的电压、电流信号可以使用相量表示，相量由两部分组成，即幅值X（有效值）和相角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角。
幅值可以用交流电压电流表测量；而相角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，高精度的GPS 同步时钟就提供了一个这样的参考点。
任意两个相量在统一时间参考点下测得的两个相角的“差”即为两地功角，这就是相量测量的基本原理。
设正弦信号：可以采用相量表示为：由式(2)可见，相量有两种表示方法：直角坐标法（实部和虚部）和极坐标法（幅度值和相位）。
交流信号通过傅里叶变换，将输入的采样值转换到频域信号，从而得到相量值。
式(1)可以用相量的形式表示出来：如图1-1 所示，V(t)代表变换器要处理的瞬时电压信号，通过傅里叶变换，电压或电流可以用相量的形式表示出来。
二、组成结构1. 基本结构：2. 基本实现方式：3. 组合方式：分为集中式和分布式组合方式，类同与原RTU与目前测控装置组合方式。
a) 集中式子站集中式子站一般集中组屏，通信方式简单，通信电缆较少。
适用于集中主控式的变电站及发电厂和电厂开关站，PAC-2000 电力系统相量测量装置可以直接与多个主站通信。
b) 分布式子站分布式子站能显著减少二次系统电缆长度，大大降低二次系统负载，工程设计灵活，降低安装工作量，提高测量精度。
适用于规模很大或测量信号分散的发电厂和变电站，PAC-2000 电力系统相量测量装置可以通过数据集中器来构建分布式子站，数据集中器将各PMU 的信息透明发送到主站，同时将主站的命令信息发送到各PMU 中。