电力行业学习课件：CSS-200 1系列分布式同步相量测量装置.ppt

CSS-200/1CSS-200/1系列分布式同步相量测量系列分布式同步相量测量装置装置四方公司广域测量系统的发展概述四方公司广域测量系统的发展概述n1994年，清华大学开始研究同步相量测量及其应用技术；n2002年，四方公司与清华大学合作，开发广域测量系统，包括PMU和调度中心主站；n2003年，完成江苏电网广域测量系统一期二期工程；n2006年，支持华北电力大学、东北电力大学、清华大学建立了WAMS试验室n2003-2008年，先后实施了国调中心、东北网调、华北网调、四川省调、华中网调、山东省调、广东省调、广西省调、贵州省调等WAMS主站工程，其中华北WAMS获电力科技三等奖n2008年，国网公司特高压项目1000kV长治变、1000kV荆门变PMU工程n2008年，基于PMU测量基础上的：南网广域保护及直流控制系统投入运行； 黑龙江区域风电控制系统广泛应用n截止2009年，已完成国内PMU投运600个厂站以上我国我国WAMS记录的重大电网事件记录的重大电网事件2004年3月东北电网第一次大扰动试验2005年3月东北电网第二次大扰动试验2005年9月1日华北蒙西低频振荡2005年10月29日华中三峡低频振荡2006年7月1日华中解列2006年8月29日云南振荡2007年2月26日广西低频振荡2007年4月西北电网大扰动试验四方公司对我国四方公司对我国WAMS的主要贡献的主要贡献我国第一个自主开发了全套的WAMS设备，填补国内空白，获得电力科技进步二等奖。

提出了PMU分布式架构，成为典型设计，市场占有率50以上提出并实现了低频振荡检测方法自主开发了我国唯一的WAMS海量数据压缩存储技术开发并实现了WAMS主站系统互联技术，填补国内空白开发了基于WAMS的广域阻尼控制系统，国际领先自2003年开始，参与我国WAMS标准编制，并积极推动WAMS标准的实用化内内 容容 提提 要要nPMU简介n技术指标n产品组成n工程方案及实施n主子站通讯原则n运行与维护 PMUPMU简介简介PMU/WAMSn相量测量单元（子站） PMU（Phasor Measurement Unit）n广域测量系统 （主站） WAMS（Wide Area Measurement System） 广域测量系统广域测量系统(WAMS)组成组成WAMS-Wide Area Measurement System相量测量单元相量测量单元PMU(PMU(变电站）变电站）WAMSWAMS（调度中心）（调度中心）相量测量单元相量测量单元PMUPMU（发电厂）（发电厂）调度通信网调度通信网GPSGPS相量测量标准相量测量标准n国外：IEEE1344(电气和电子工程师协会），IEEE C37.118-2005n国内：电力系统实时动态监测系统技术规范n同步采集和相量计算n发电机内电势测量n实时上传数据，支持与多个主站实时通信n稳态循环记录相量、功率、频率等数据；n动态短时记录支持多种触发方式；n支持数值浏览、波形复现、数据格式转换等PMU主要功能主要功能同步测量同步测量/相量计算相量计算n同步测量 以标准时间信号（如GPS）为基准，使测量设备的采样脉冲与该基准信号锁定。

n相量计算 从常见的三相电压和三相电流信号中提取基波成分，并用“幅值相位”的形式表示相量的概念相量的概念向量向量/矢量矢量n向量向量：称既有大小又有方向的量为向量 （通常出现在数学教材中） n矢量矢量：指既有大小又有方向的物理量 （通常出现在物理教材中） 相位/相角相量的概念相量的概念n相量相量： 是指平面定位矢量相量的角度，也称相量的相位, 是矢量与X轴正向的夹角（角度范围-180 到+180） 相量的大小，称为相量的幅值，等于矢量的模 X Y V 同步相量测量的基本原理同步相量测量的基本原理相量：幅值+相角相量相角与时间参考点(t=0)的选取有关，同一个信号在不同的时间参考系下，对应的相角值是不同的 频率变化时的同步相量频率变化时的同步相量三相相量关系三相相量关系A相B相C相120120120同步同步对时GPS（Global Positioning System） nGPS为全球卫星定位系统，它利用24颗地球卫星向全球广播精确的信号用于定位和定时 nPPS是GPS发出的秒脉冲信号，相邻PPS的间隔为1秒PPS的基本误差不超过0.2微秒参考相对相角参考相对相角n构造基于GPS时钟信号的统一参考相量n计算相对参考相量的同步相量n同步相量的相角度相减，消去参考相角，得到相对相角GPS 参考参考GPS参考参考PHASOR1PHASOR2PHASOR1PHASOR2相对相角相对相角相量测量比较相量测量比较变电站变电站1 1母线电压正序相量母线电压正序相量 变电站变电站2 2母线电压正序相量母线电压正序相量调度中心调度中心GPSGPSGPSGPS母线电压正序相量母线电压正序相量母线电压正序相量母线电压正序相量变电站变电站1 1变电站变电站2 2同步测量的意义同步测量的意义n使异地信号可以在相同的时间坐标下比较n50Hz信号时间误差增加1s，相位误差增加0.018度，时间误差增加1ms，相位误差增加18度1us20ms360度0.018度 技术指标技术指标 同步相量测量的技术指标同步相量测量的技术指标n技术规范, 电力系统实时动态监测系统技术规范n同步测量,同步对时误差不超过1sn相量测量,幅度误差0.2，角度误差不超过0.2度n频率测量,4555Hz，误差不超过0.01Hzn动态记录,连续记录，最快100Hz数据存储n自动守时,GPS失锁60分钟，误差增大不超过55sn实时通信,按照标准协议传送动态数据:25Hz,50Hz,100Hzn发电机内电势直接测量功能同步相量测量装置的技术特征同步相量测量装置的技术特征n同步采样：配置对立的对时装置，对时精度高n相量计算：16位AD转换，专利算法n数据记录：大容量历史存储，系统与数据分离n实时通讯：远方多主站通讯方式，互不影响系统组成系统组成 CSS200/1A同步相量测量单元同步相量测量单元3种插件灵活组合（16位AD，4800Hz）6U6I： 适合500kV出线和机组 9I： 适合220kV出线 8DC： 适合发电机辅助信号根据实际情况通道灵活配置一个装置可以测量36路模拟量具有光/电100M以太网接口CSS-200/1ACSS-200/1A数据采集单元数据采集单元机组辅助信号（420mA)：励磁电流、励磁电压、汽门开度、水门开度、PSS（分组交换）输出、AGC（自动增益控制）负荷指令等。

同步相量处理流程同步相量处理流程n主要完成相电压、相电流、开关量和直流量的实时同步测量 .n与四方公司保护装置兼容的硬件平台，各插件为独立的模块化设计 .n利用光纤口接收GPS信号，支持电/光100M以太网通信 .n对所有模拟量通道进行绝对同步的等间隔采样，内置高性能DSP芯片，实现相量的实时计算 .n机箱为4U、19英寸标准尺寸，嵌入式、后接线安装方式 .CSS200/1A测量单元的技术特点测量单元的技术特点CSS-200/1ACSS-200/1A装置面板结构装置面板结构CSS-200/1ACSS-200/1A内部图内部图CSS-200/1ACSS-200/1A背板图背板图电源电源DC110-220VAC220VDI交流插件交流插件1A, 5A,57.7VGPS授时信号授时信号ST光接口光接口100M以太网以太网RJ45接口接口100M以太以太 网网SC光接口光接口CSS-200/1A背板图背板图局部放大图CSS-200/1GCSS-200/1G授时单元授时单元nGPS授时单元1个GPS输入6路GPS信号ST光输出(PPS+CLOCK)授时误差1微秒自动守时级联扩展DC/AC 110/220V19英寸1U机箱n子站内集中授时CSS-200/1GCSS-200/1G授时单元授时单元GPSCSS-200/1ACSS200/1AGPSGPS授时单元级联扩展授时单元级联扩展CSFU-107局部放大图CSS-200/1G授时单元授时单元CSC-196CSC-196时间同步装置时间同步装置n输入信号：GPS、北斗、IRIG-B(DC)码等n输出信号：对时脉冲、IRIG-B(DC)码、 串口报文、网络报文（SNTP）等n接口方式：支持光纤、空接点、TTL、 RS-422/485、RS-232、以太网等n内置高精度晶振，自保持同步输出n级联扩展功能nDC/AC 110/220Vn19英寸2U机箱n技术规范 ：电力系统的时间同步系统技术规范n配置模式 ：主、从时钟方式灵活配置n接收方式 ：单装置最多外接四路输入基准信号 n核心算法 ：专利的核心算法，当接入多路输入时间 信号时，自动识别跟踪最优的输入信号n对时精度 ：优于1usn自动守时 ：自动守时状态优于55us /hn 时间补偿：根据实际传输距离灵活配置时间补充n 闰秒处理：提前获取闰秒信息并预告标志置位CSC-196CSC-196技术特点技术特点CSC-196CSC-196运行状态运行状态秒脉冲：1秒闪烁1次同步：同步信号正常时点亮主/备输入：优先级最高时点亮告警：异常状态指示CSC-196CSC-196时间同步装置时间同步装置CSS-200/1PCSS-200/1P数据集中处理单元数据集中处理单元n4个100M以太网接口n键盘、鼠标、显示器接口n人机运行界面。

nDC110/220V,AC220Vn19英寸1U机箱nQNX实时多任务操作系统n核心程序在电子盘上运行n数据存储使用160G大容量硬盘CSS-200/1PCSS-200/1P数据集中处理单元数据集中处理单元对动态数据记录的要求对动态数据记录的要求n记录内容 应能连续记录所测电压电流基波正序相量、三相电压基波相量、三相电流基波相量、频率及开关状态信号、发电机内电势、励磁信号n存储格式要求 装置应能按照数据报文格式存储动态数据n记录速率 装置动态数据的最高记录速率应不低于100次/秒，并具 有多种可选记录速率，实时传送速率的整数倍n保存时间 装置动态数据的保存时间应不少于14天冗余配置的冗余配置的CSS200/1PCSS-200/1PCSS-200/1Pn数据集中 可接入站内多个CSS-200/1A 、CSFU-107装置n数据传输 上传速率可选，一般为25、50、100Hz 遵循“电力系统动态监测系统技术规范”的要求设计 n数据记录（保存在本地硬盘上） 连续记录 14天 扰动记录 4800Hz 主站可以主动召唤子站的录波数据n实时数据显示、监视界面状态显示CSS-200/1PCSS-200/1P扰动触发条件：n频率越限n相电压、相电流越限n正/负/零序电压、电流越限n相电压、相电流跃变n正/负/零序电压、电流跃变n发电机功角超前和滞后越限n开入量触发n本地手动触发n远方触发（主站手动触发、联网触发）局部放大图CSC-187A光电转化器光电转化器通信接口装置工业级的以太网光电转换设备可选2、4、6路光电转换 交/直流 110/220V 或直流48V 19英寸、1U高度机箱CSC-187DCSC-187D以太网交换机以太网交换机n通信接口装置工业级的16口10M/100M自适应以太网交换机 交/直流 110/220V 或 直流 48V 19英寸、1U高度机箱 CSFU-107内电势测量装置内电势测量装置n输入：机组键相脉冲信号：1脉冲/转，高电平小于25V，低电平大于-25V，高低电平差值大于3V 机组机端电压：相电压或线电压均可 GPS时钟信号n输出：100M光电以太网CSS-200/1PRS232串口接数显表，显示功角测量值420A输出与功角测量值成正比，接入DCS系统CSFU-107面板状态面板状态发电机功角发电机功角 功 角：内电势Eq与机端电压之间的角度 内电势绝对角：内电势Eq领先GPS参考矢量的角度 （或转子位置绝对角） 初始位置角： 键相脉冲矢量始终领先内电势Eq常数角通过测量键相脉冲信号间接得到内电势Eq的相位，键相脉冲发生时刻对应转子上某个固定位置（。