PMU检测装置介绍
PMU的原理及在电厂的应用
20世纪90年代初,基于全球定位系统(G lobal Positioning System,GPS)的相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)的成功研制,标志着同步相量(synchrophasor)技术的诞生。
然而由于当时商业GPS技术条件的限制以及缺少高速通信的网络,PMU直到最近几年才在电力系统中的广泛应用。
它的出现促进了大电网广域测量/监视系统(Wide-Area Measurement/ Monitoring System,WAMS)的形成和发展。
我国电力发展趋势逐年实现全国电网互联,随着电网的规模不断扩大,单台机组容量不断增大,电网的动态特性变的非常复杂。
为了进一步加强电力系统调度对电力系统的动态稳定监控和分析的能力,需要在重要的变电站和电厂安装同步相量测量装置,构建电力系统实时动态检测系统,并通过调度中心对电力系统的动态过程进行监测和分析。
大型电力系统的功角稳定性、电压稳定性和频率稳定性三者之间相互诱发、相互影响,其中电压相量和功角状况是系统的主要状态变量,是系统是否稳定运行的标志。
如果能直接测量,那么将大大节约电力系统稳定计算的时间,提高了状态估计可靠性,甚至有可能实现电力系统实时自动控制。
1 广域同步相量测量系统的组成广域相量监测系统由以下几个部分组成。
相量测量装置PMU(phasor measure-ment unit)——用于同步相量的测量和输出并进行动态记录。
DC(data concentrate)——用于站端的数据接收和转发的通讯装置。
子站(substation)——安装在同一电厂或变电站的P M U 和D C 的集合。
主站(main station)——安装在电力调度中心,用于接收、管理、存储、分析、告警、分析和转发动态数据的计算机系统。
电力系统实时动态监测系统(real time power system dynamic monitoring system)——以同步相量测量和现代通讯技术为基础,对电力系统进行动态监测和分析的系统。
pmu在电力系统的应用实例
pmu在电力系统的应用实例PMU（相位测量单元）是一种高精度、高速度的电力测量设备，广泛应用于电力系统中。
本文将以几个实际应用案例来展示PMU在电力系统中的作用。
第一个应用案例是在电力系统动态稳定性监测中的应用。
PMU可以实时测量电力系统中发电机、变压器和传输线路等设备的相位角和频率等关键参数。
通过对这些参数的监测与分析，可以及时发现电力系统中的异常情况，并采取相应的措施来保持系统的稳定运行。
例如，在一次电力系统故障中，PMU可以精确地测量系统中各个节点的相位角变化，并将这些数据传输到监控中心。
监控中心可以通过分析这些数据，快速判断故障的位置和类型，并采取措施来恢复系统的稳定。
第二个应用案例是在电力系统频率控制中的应用。
电力系统的频率是一个重要的参数，它直接影响到系统的稳定性和供电质量。
PMU 可以实时监测电力系统的频率，并将这些数据传输到监控中心。
监控中心可以通过分析这些数据，判断系统是否存在频率偏差，并采取相应的措施来调整发电机的输出功率，从而保持系统的频率稳定。
第三个应用案例是在电力系统故障检测与定位中的应用。
电力系统中的故障是不可避免的，而故障的及时检测和定位对于保障系统的安全运行至关重要。
PMU可以实时测量电力系统中各个节点的电压和电流等参数，并将这些数据传输到监控中心。
监控中心可以通过分析这些数据，检测出系统中的故障，并通过比较不同节点的相位角和频率等参数，定位故障的位置，从而指导维修人员进行修复工作。
通过以上的实际应用案例，我们可以看出PMU在电力系统中的重要性和作用。
它可以实时监测电力系统中的关键参数，及时发现系统中的异常情况并采取措施，从而保证系统的稳定运行。
同时，PMU 还可以帮助监控中心进行故障检测与定位，提高故障处理的效率。
总之，PMU的应用为电力系统的安全运行和供电质量提供了有力的支持。
南方电网相量测量装置(PMU)技术规范
南方电网相量测量装置(PMU)技术规范Q/CSG 中国南方电网有限责任公司企业标准DL/T -20 南方电网相量测量装置（PMU）技术规范Specification for Synchronized Phasor Measurement Unit中国南方电网有限责任公司发布目次1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (3)4配置原则及接入量要求 (4)5装置基本功能 (6)6装置技术性能 (9)7装置运行条件 (13)8命名规范 (19)附录A (20)前言相量测量装置和广域测量系统是电力系统安全稳定监测的重要手段。
为了规范南方电网相量测量装置的技术性能，提高南方电网相量测量装置和广域测量系统的应用水平，制定本标准。
本标准规定了南方电网相量测量装置的配置要求、基本功能、技术性能、运行条件、命名规范等方面的内容。
本标准由南方电网公司系统运行部提出、归口并负责解释。
本标准的主要起草单位：中国南方电网有限责任公司系统运行部本标准的主要起草人：余畅、苏寅生、徐光虎、张勇、侯君。
南方电网相量测量装置（PMU）技术规范1 范围1.1 本规范规定了南方电网区域内的电力系统同步相量测量装置（以下简称相量测量装置）的配置要求、基本功能、技术性能、运行条件、命名规范。
1.2 本规范适用于南方电网。
南方电网各级基建部门、工程建设单位、设备运行维护单位应遵守本规范。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本标准的条款。
凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
IEEE C37.118-2005 《电力系统同步相量标准》ANSI/IEEE C37.111-2001 《电力系统暂态数据交换通用格式》GB/T 2887-2000 《电子计算机场地通用规范》GB/T 9361-1998 《计算站厂地安全要求》GB/T 15153.1-1998 《远动设备及系统》第2部分：工作条件第1篇：电源和电磁兼容性GB/T 15153.2-2000 《远动设备及系统》第2部分：工作条件第2篇：环境条件（气候、机械和其他非电影响因素）GB/T 17626.2-2006 《电磁兼容》试验和测量技术静电放电抗扰动试验GB/T 17626.3-2006 《电磁兼容》试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰动试验GB/T 17626.4-1998 《电磁兼容》试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰动试验GB/T 17626.5-1999 《电磁兼容》试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰动试验GB/T 17626.6-1998 《电磁兼容》试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰动试验GB/T 17626.8-2006 《电磁兼容》试验和测量技术工频磁场抗扰动试验GB/T 17626.12-1998 《电磁兼容》试验和测量技术振荡波抗扰动试验GB/T 11287-2000 《电气继电器》第21部分：度量继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验第1篇：振动试验（正弦）GB/T 14537-1993 《量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验》GB/T 3047.4-1986 《高度进制为44.45mm的插箱、插件的基本尺寸系列》GB 4208-2008 《外壳防护等级（IP代码）》GB 14598.27-2008 《量度继电器和保护装置第27部分：产品安全要求》3 术语和定义3.1 相量 phasor正弦量的复数表示形式。
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。
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同步相量测量装置的检测和误差处理方法
第33卷 第9期2005年9月华东电力Vol.33 No.9 Sep. 2005P M U同步相量测量装置的检测和误差处理方法庄黎明,潘永刚(华东电力试验研究院,上海 200437)摘 要:对比了传统的检测方法与动态检测方法的不同,分析了测量原理和误差处理上的区别,认定了传统的误差处理方法的不可用性。
对P MU同步相量测量装置,提出运用概率统计的原理建立新的检测方法和误差处理方法。
关键词:P MU装置;动态测量;随机误差;标准偏差;误差离散性;置信区间中图分类号: T M743 文献标识码:B 文章编号:100129529(2005)0920045202D etecti on functi on of Pha se M ea sure m en t Un it and its error trea t m en t m ethodsZUAN G L i-m ing,PAN Yong-gang(East China Electric Power Test&Research I nstitute,Shanghai200437,China)Abstract:The difference bet w een the Phase Measure ment Unit(P MU)and the traditi onal measure ment method is compared,including the difference bet w een the t w o in the as pects of measurement p rinci p le and err or treat m ent,and the traditi onal err or treat m entmethod is p r oved inaccurate.The ne w detecti on and err or treat m entmethods using p r ob2 ability statistics are put for ward f or P UM.Key words:P MU;dynam ic measure ment;random err or;standard deviati on;err or discretizati on;confidence interval 为了进一步加强电力系统调度中心对电力系统的动态稳定监测与分析的能力,需要在重要的变电站和发电厂安装P MU同步相量测量装置(Phase Measure ment Unit,以下简称P MU装置),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。
一种PMU校验装置设计与实现
图1 典型PMU内部结构
PMU的内部接口图，其数据处理流程为通过将外接信号+/-5V，再通过A\D芯片将模拟信号转换为数DSP芯片对A\D采样值进行DFT
过以太网等通信模块将数据送出。
PMU主要覆盖的电网环节包括。
500 kV变电站，所有500 kV侧、220 kV侧间隔的电压、电流，必要的开关量。
WAMS主站
通讯设备
辅助分析单元
数据集中器DC
同步时钟
对时光纤内网通讯站内网络
内网交换机
PMU
PMU
PMU PMU 图2 典型PMU 组网图
2 P MU 检验方案
2.1 P MU 检测装置
本文设计的装置采用GPS 同步的基于DSP 的高精度表源一体化技术设计的标准源、并结合计算机网络技术获取PMU 数据，实现对PMU 静态参数和动态参数的检测，可通过无线网络有多台检测装置构建实现多节点同步仿真测试。
目前本装置能够对PMU 装置进行回路检测、规约测试、功能检测、精度测试以及数据传输延时自动检测等，可生成报文及管理数据，还可以对数字化变电站的合并单元（MU ）进行检测。
时标标准源及PMU 检测单元的主要有GPS 同步信号源、功率放大模块、采样测试单元、PMU 测试单元等组成。
同步相量测量装置自动测试软件的功能中软件具有输出时间同步控制、模拟监测系统主站通信与实时动态监测系统现场检验规程配合实现自动测试等功能。
硬件系统框图3所示。
儈䙏DDS GPS
CPU Ӕ⍱⭥ /⭥⍱ ⦷
⁑
儈䙏DAC
亴 㺕 䰤 ↕ ↓。
高性能同步相量测量装置PMU测试仪的研制与检测
图１ Ｐ ＭＵ 测试 仪 的 系统 构 成 图
Ｐ ＭＵ测试仪的绝对时间由 Ｇ Ｐ Ｓ卫星接 收设备 提供 。 Ｇ Ｐ Ｓ卫星接 收设 备通 过 天线 接 收 Ｇ Ｐ Ｓ同步信 号 ，并 将 Ｐ Ｐ Ｓ 脉冲提供给高性能标准源。高性能标准源对 Ｐ Ｐ Ｓ脉冲
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ８ － １ ８
二一 一 一二 ：． ：： ：二 ：一：二 二： ：：二 ： ： 二二 二： ． Ｉ Ｐ Ｐ Ｓ 同步时钟 『ｆ 高速Ｄ Ａ Ｃ 【 ｌ １ Ｊ Ｆ Ｐ Ｃ Ａ 高速数 ｌ —Ｄ Ｓ Ｐ 主Ｃ Ｐ Ｕ Ｉ ； Ｉ 接收模块 １ ）Ｉ 转换模块 ｒ １据处 理模块 ｌ ’１管 理模块 １ Ｉ
出一 种 用 于现 场调 试 的高 性 能 Ｐ ＭＵ 测 试 仪 ，它 能 产 生 相
角具有 Ｇ Ｐ Ｓ绝对 时标的稳态测试信号或特定时标下 的动态 变化信号 ，为 Ｐ ＭＵ的稳 态、动态性能测试提供全 面的测
试手段 。
ｌ Ｌ 接收设备ｆ ＝ —Ｔ — —
ｌ （ 软件测试） ｌ — —— 【 ＿ —— 一
扰 ，模 块 间采 用 内部总 线 接 口，如 图 ２ 所示 。
ｌ 外置 Ｇ Ｐ Ｓ ｌ Ｉ 调试电脑 ｌ
变 电站的现场调试 。高性能 Ｐ ＭＵ测试仪作为独立 的测试 平 台，具有测试准确 、即时 、可标定 、可溯源的特点 ，同 时具有便携的优势 ，是最理想的 Ｐ ＭＵ测试 方案 。本文提
１ Ｐ ＭＵ 测 试 仪 的 系 统构 成 与 工 作 原 理
Ｐ ＭＵ测试仪 由高性 能标准源、Ｇ Ｐ Ｓ卫星接收设备 和 测试软件构成 ，如图 １ 所示 。测试软件 由 Ｐ ＭＵ测 试仪控 制软件和 ＷＡ ＭＳ主站模拟软件组成。 应用 Ｐ ＭＵ测 试仪进行检测时 ，由 Ｐ ＭＵ测试 软件联
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20世纪90年代初,基于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)的
相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)的成功研制,标志着同步相量
(synchrophasor)技术的诞生。然而由于当时商业GPS技术条件的限制以及缺少
高速通信的网络,PMU直到最近几年才在电力系统中的广泛应用
PMU(phasor measurement unit 相量测量装置 ) 是利用 GPS 秒脉冲作为同
步时钟构成的相量测量单元 , 可用来测量电力系统在暂态过程中各节点的电压
向量，已被广泛应用于电力系统的动态监测、状态估计、系统保护、区域稳定控
制、系统分析和预测等领域，是保障电网安全运行的重要设备。
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。
PMU 子站系统上传数据有：发电机功角、内电势、机端三相基波电压相量、
机端基波正序电压相量、机端三相基波电流相量、机端基波正序电流相量、有功
功率、无功功率、励磁电流、励磁电压、转子转速。
以SCADA/EMS为代表的调度监测系统是在潮流水平上的电力系统稳态行为
监测系统，缺点是不能监测和辨识电力系统的动态行为。部分带有同步定时的故
障录波装置由于缺少相量算法和必要的通信联系，也无法实时观测和监督电力系
统的动态行为。随着“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，电网调度部门迫切需要一种实时反映大电网动态行为的监测手段。
为大力推进建设电网动态安全监测预警系统。即整合能量管理（EMS）、离线
方式计算广域相量测量等系统，实现在线安全分析和安全预警，先期在国家电力
调度通信中心组织实施，并逐步推广到网省调，以提高互联电网的安全稳定水平，
有效预防电网事故，构筑电网安全防御体系。国网公司对PMU的布点工作极为重
视，各网省公司按照统一规划和部署，在330千伏及以上主网架和网内主力电厂
部署相量测量装置（PMU），实现国家、区域、省三级广域相量测量系统的联网提
高电网动态测量水平。
检测装置介绍：
为配合开展对相量测量单元 PMU 入网及现场检测工作，我公司根据国家电
力调度通信中心颁发的《电力系统实时动态监测系统技术规范》（试行）研制了
PMU 检定装置。该产品技术先进，属国内首创。经华北电力集团作为“华北电网
自动化设备入网检测平台”项目的核心设备投入使用，各项性能指标均达到设计
及使用要求，受到领导及专家的高度评价。本产品在研发定型过程中，得到国家
电力科学研究院、华北电力科学研究院、北京电力调度中心、北京四方集团、南
瑞集团等单位的大力支持，在此特表鸣谢！
主要功能和特点
●可对PMU进行同步相量误差的检定。
●可对三相相基波电压、电流、功率的基本误差进行检定及谐波影响量的试
验。
●测试PMU的动态监测性能。
●标准源输出信号与 GPS 秒脉冲同步，即标准源输出信号的时间轴刻度与
GPS 秒信号高度一致。可设定与同步时钟对应的基波电压、电流、相角。
●输出带有时标的工频三相电压/电流基波相量、三相基波功率量等。
●可设定基波电压/电流相量的频率、幅值和初相角以及键相脉冲与A相电
压间的相位差等
●可设定任意时刻标准源输出的频率、对标准向量的相位、三相电源幅度等，
实现对 PMU 动态特性的测试；可产生2～31次谐波，谐波次数、幅度、相位可
任意设定。
●通过嵌入式计算机，实现了 PMU 基本误差的自动检测。包括对电压元件
幅值误差 / 对标准向量相角误差、电流元件幅值误差/对标准向量相角误差、有
功功率测量误差、无功功率测量误差、频率测量误差、频率对电压元件幅值测量
误差影响 / 相角测量误差影响、频率对电流元件幅值测量误差影响 / 对标准向
量相角测量误差影响、谐波对电压元件幅值测量误差影响 / 对标准向量相角测
量误差影响、功角测量误差等项目的自动检测、自动生成检测报告。按照要求的
规约对PMU装置进行全自动校验和数据管理。
●高精度标准功率源输出，软件自动校准，指标稳定可靠。
●多重保护：电源联动保护，限流保护、自动关闭功放输出等。
●严格的过载试验、颠震试验、误操作试验、高温老化试验，可靠性好。
主要技术指标
交流电压输出输出量限：3×57.7V、3×100V
稳定度：0.01%/min
失真度：≤0.2%
准确度：0.05%
─基波交流电流输出
输出量限：3×1A、3×5A、3×10A
稳定度：0.01%/min
失真度：≤0.2%
准确度：0.05%
─基波相角、相位差
三相电流对三相电压移相及电压电流对GPS的1PPS移相；。
调节范围：0～360。
分辨率：0.01。 。
准确度：基波对1GPS相位角0.1 ,
基波电流电压相位差0.1
频率调节范围：45～65Hz
分辨率：0.001Hz
功率输出稳定度：0.01%/min
准确度：0.05%RG
─基波正序功率或三相基波功率谐波谐波次数：2～31次
谐波含量：0～20%
相位可调发电机功角键相
频率：与交流输出基波同频
脉宽：大于5ms
以上是PMU校验装置/电力检测仪器(图)的详细信息，如果您对PMU校验装
置/电力检测仪器(图)的价格、厂家、型号、图片有什么疑问，请联系我们获取
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