mu技术及smu-2介绍_2小时.ppt

国电南瑞科技股份有限公司,同步相量测量装置(PMU) 技术介绍,国电南瑞科技股份有限公司,2008年4月,（主讲人：周捷 博士）,Email: zhouj@ Tel: 13805184169,讲课内容 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 四、PMU的主要技术原理 五、发电机功角测量方法 六、电网监测技术的未来发展趋势 七、SMU-2系列PMU装置介绍,第一节 PMU及动态监测系统的技术背景 及国内外概况,问题： 为什么会出现PMU？ 为什么会出现实时动态监测系统？,实时动态监测系统的定位,,,,,,,,,,,,,频率越限,,系统功角越限,稳定预测控制,低频振荡、扰动,短路故障,稳态运行,SCADA/EMS,保护/故障录波,电力系统实时动态监测系统,（响应时间）,0.001S 0.01S 0.1S 1S 10S 100S 1000S,,技术背景,国内外PMU的发展历史及应用状况,1、国外：90年代初期，已有简单的基于GPS的正序电压相角测量装置；90年代末，已有PMU监控系统在现场运行，如美国电力科学研究协会（EPRI）在乔治亚、佛罗里达、田纳西、纽约、邦纳维尔电管局（BPA）、加里佛尼亚等，安装了数量不等的PMU，少则2台，多则十台，用以研究电力系统在各种故障条件下的动态行为，并研究相角数据的实时传递和处理等。

法国、英国、加拿大、日本等国目前都有PMU装置在实时运行 1995年推出标准：IEEE Std 1344-1995 IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems，2001年推出该标准的修订版 (Arbiter公司的1133A) 2、国内：90年代中期，国内的一些高校和研究机构开始研究相角测量装置（大部分为正序相角，每秒1次上送），并有部分投入试运行目前台湾欧华公司与电科院系统所合作，推出ADX3000型PMU，在华东电网、西北电网、台湾岛电网中有应用以后出现 PAC2000、SMU系列、CSS-200等等) 2003年2月，国家电力调度通信中心在北京开会，制定，并作为三峡（左岸）电力系统实时动态监测系统项目的主要技术规范 （2006年4月国家电网公司正式发布） 华东电网的WAMAP于2006年10月试运行PMU概况,,国内外主要PMU制造商,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-2）,PMU概况,,行业标准 IEEE1344-1995(R2001)： IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems; IEEE：PC37.118-2005 《电力系统实时动态监测系统技术规范》:国调中心03年2月第1稿，04、05年修改稿,国家电网公司06年4月正式发布； 行业检测标准（制定中）,技术背景,,,国家电网公司关于“十一五”期间加强电网调度工作的意见：,5、全面加强“十一五”期间电网调度工作，要从加强基础建设、规范完善制度入手，立足科学管理，着力开拓创新，完善管理机制，强化保障作用。

必须围绕电网的安全、优质、经济运行，以“三个提高”为基础，以“两个规范”为手段，努力建设好“三个重点领域”，为建设“一强三优”现代公司和促进电力工业持续、快速、协调发展做出贡献 6、“三个提高”即提高调度队伍素质、提高自动化水平、提高智能化水平；“两个规范”即规范电网调度技术路线和模式、规范电网调度（交易）机构设置；“三个重点领域”即重点保证特大特高压交直流混合系统安全稳定运行、重点建设三级电力市场体系、重点建设电网动态安全监测预警系统 54、建设电网动态安全监测预警系统整合能量管理（EMS）、离线方式计算、广域相量测量等系统，实现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 55、各网省公司要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,技术背景,国网公司对PMU的布点工作极为重视,第二节 同步相量测量装置基础,,,WAMS系统的名词,1）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2）数据集中器 Data Concentrator（DC） 用于站端数据接收和转发的通讯装置能够同时接收多个通道的测量数据，并能 实时向多个通道转发测量数据3）子站 Substation 安装在同一发电厂或变电站的相量测量装置和数据集中器的集合子站可以是单台相量测量装置，也可以由多台相量测量装置和数据集中器构成一个子站可以同时向多个主站传送测量数据4）主站 main station 安装在电力系统调度中心，用于接收、管理、存储、分析、告警、决策和转 发动态数据的计算机系统5）电力系统实时动态监测系统 real time power system dynamic monitoring system 基于同步相量测量以及现代通信技术，对地域广阔的电力系统动态过程进行 监测和分析的系统WAMS系统的名词（续）,,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。

使异地信号可以在相同的时间坐标下比较,,PMU中的一些名词（续）,,为了保证不同地点的测量数据可以有效比较，规定如下： –以PPS时间为参考； –当PPS时刻，周期信号最大值对应0度； –当PPS时刻，周期信号正向过零对应-90度；,当v(t)正向过零点与秒脉冲同步时,相量的角度为-90度,当v(t)的最大值出现在秒脉冲时，相量的角度为0度，,,,,PMU中的一些名词（续）,,,相量角度 相量幅值,,PMU中的一些名词（续）,,发电机内电势 generator internal electromotive force 当同步发电机转子以同步速率旋转时，主磁场就在气隙中形成一个旋转磁场，它“切割”定子绕组后，就将在定子绕组内感应出频率为f的一组对称三相电动势，称为激磁电动势，又称发电机内电势PMU中的一些名词（续）,,发电机功角 power angle 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PMU中的一些名词（续）,同步采样的概念,同步计数信号发生器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,晶振时钟,,1PPS from GPS,,,,,,,,,,,同步 采样脉冲,,,,,,,,,,,A 装置,B 装置,时标的概念：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 注：SOC在《IEEE Std 1344-1995 (R2001)》的起始时间为1900年1月1日零时起至今的秒 总数。

SOC在《电力系统实时动态监测系统技术规范（试行）》规定为1970年1月1日零时起至今的秒总数 4个字节，32位无符号数，最大范围为136年，到2106年完成一次循环第三节 同步相量测量装置的功能及作用,PMU主要功能,,功能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：,A相电压同步相量Ua/Фua; B相电压同步相量Ub/Фub ； C相电压同步相量Uc/Фuc ； 正序电压同步相量U1/Фu1 ； A相电流同步相量Ia/Фia ； B相电流同步相量Ib/Фib ； C相电流同步相量Ic/Фic ； 正序电流同步相量I1/Фi1 ； 开关量,(2)测量发电机机端三相电压、三相电流、开关量、转轴鉴相信号，气门开度信号、AGC、AVC、PSS等信号通过计算可获得以下数据：,机端A相电压同步相量Ua/Фua; 机端B相电压同步相量Ub/Фub ； 机端C相电压同步相量Uc/Фuc ； 机端正序电压同步相量U1/Фu1 ； 机端A相电流同步相量Ia/Фia ； 机端B相电流同步相量Ib/Фib ； 机端C相电流同步相量Ic/Фic ； 机端正序电流同步相量I1/Фi1 ； 内电势同步相量ε/Ф(ε); 发电机功角 δ ； 开关量,(3)同步测量励磁电流／励磁电压，用于分析机组的励磁特性 (4)同步测量AGC控制信号，用于分析AGC控制响应特性,功能2：判别并获取事件标识 1）下列情况建立事件标识： a）频率越限； b) 频率变化率越限； c) 幅值越上限，包括正序电压、正序电流、负序电压、负序电流、零序电压、零序电流、相电压、相电流越上限等； d) 幅值越下限，包括正序电压、相电压越下限等； e) 线性组合，包括线路功率振荡等； f) 相角差，即发电机功角越限。

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功能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；,功能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,功能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功能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功能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）,a、 装置应具备同时向主站传送实时监测数据的能力。

b、 装置应能接受多个主站的召唤命令，传送部分或全部测量通道的实时监测数据 c、 装置实时监测数据的输出速率应可以整定，在电网正常运行期间应具有多种可选输出速率，但最低输出速率不低于1次/秒在电网故障或特定事件期间，装置应具备按照最高或设定记录速率进行数据输出的能力 d、 装置实时监测数据的输出时延（相量时标与数据输出时刻之时间差）应不大于30msPMU监测功能技术指标：,,PMU技术指标,a、 装置应能实时记录全部测量通道的相量数据 b、 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 c、 装置实时记录数据的保存时间应不少于14天PMU记录功能技术指标：,,PMU技术指标,PMU的作用,,,PMU的作用,总体而言：PMU装置对电网安全监测具有重要意义,► PMU是WAMS/WAMAP系统的基础► PMU可为电网的安全提供丰富的数据源►正常运行的实时监测数据,►小扰动情况下的离线数据记录,►大扰动情况下的录波数据记录,,作用1：进行快速的故障。