电网PMU有功扰动信号检测的Hinich法和归一化峰度法
PMU 在电力系统中的应用
摘要:由于大量的PMU装置接入电力系统,对电力系统的运行和控制产生巨大影响。
本文首先介绍PMU的原理和硬件装置,并介绍其在电力系统暂态稳定中的应用,在动态监测中应用和在状态估计中的应用。
其中着重从原理和应用模型两方面介绍PMU在状态估计中的应用。
关键词:电力系统PMU状态估计1同步相量测量技术(PMU)概述基于GPS技术的PMU系统在电力系统中主要用于数据测量,以提高电力系统状态估计的精度及进行相关的保护、监测和控制研究。
PMU技术大概自1995年引入中国。
最近几年,本国南北几大电网系统对于PMU技术的研究和应用持续跟进,部分电网结构已有PMU配置计划成功应用的案例。
在实际监测活动中,经PMU测得的电压幅值和相角精确系数大大提高,可广泛应用在电力系统的状态估计、电力试验、动态监测、潮流计算、区域稳定控制、暂态稳定分析和预测、系统保护等专业领域。
2PMU基本原理PMU基本功能是通过GPS信号同步测量和分析电流、电压数据,提供相位、幅值和频率信息。
通过从GPS系统中获取的高精度授时信号进行电流、电压的采样,然后通过采样数据确定相量,通过离散傅立叶变换求得基频分量,继而实现对电力系统各个节点数据的同步采集。
在电力系统实际运行过程中,若将PMU同步安装在各个节点上,即可实时检测整个系统的运行情况。
相量、相角、幅值应该同步测量,测量相角时可借助GPS的时间传递功能获取精确的时间,以规避时间误差。
GPS接收器以秒为计时单位,可提供间隔为一秒的脉冲信号1PPS,通过GPS获取的时间信号可精确到1微妙。
对于50Hz的工频量来说,其相位最大误差为0.018%,基本能满足功角测量的要求。
3PMU在电力系统中的应用PMU目前主要应用于电力系统的状态估计、动态监测和暂态稳定分析上。
这一小节主要介绍PMU在动态监测和暂态稳定这后两个方向中的应用。
在状态估计中的应用,将在下一章中着重介绍。
4PMU在动态监测方面中的应用按照动态监测的现实要求,应建立一套相对完善的动态监控系统,以便在线实时了解电力系统的实际动态行为,同时基于系统提供的动态数据综合分析系统的稳定性。
基于Hinich检验方法的电网PMU扰动信号在线检测
行 H i n i c h检验 , 判 断是 否存 在扰 动信号 。通过对 I E E E一 3 9节点 系统 时域仿真信 号和 电网 实测信 号的分析 , 表 明该 方法能准确有 效地对 P MU信号进行扰动检 测 , 具有较 高的 实际应 用价值 。
关键词 : P MU 信 号 ; Hi n i c h 检验; 高阶统计量 ; 相 干 系数 ; 电 网扰 动信 号 ; 在 线检 测
徐 玉韬 , 齐霁文
( 1 .贵 州电力试验研 究院 , 贵州 贵阳 5 5 0 0 0 2 ; 2 .贵 州电力工程建设监理公 司 , 贵州 贵阳
摘
5 5 0 0 0 2 )
要: 介绍了H i n i c h检 验 方 法 的 原 理 , 基 于 滑 动 窗技 术 , 实时 更 新 滑 动 窗 内 P MU信 号 , 在 线 对 标 准化 P MU信 号进
O
1 O O
20 O
3 0 O t / s
4 00
5 00
600
图 1 实测 P MU 有 功 功 率
WAMS ( Wi d e A r e a Me a s u r e m e n t S y s t e m) , 为 大 规 模
的信息 , 利用 “ 探针” 与所 检 测信 号 进 行 匹 配测 试 分 析, 达 到扰 动信 号检测 目的 , 目前 已在 电能 质量扰 动 检 测领 域得 到 了一 定 的 应 用 , 也有 一 些学 者 将 其 引 入电网 P MU信 号 的扰 动 检 测 领 域 , 但 由于 扰 动 阈值设 定较 为 复杂 , 在线 应用 效果 有待 验证 。
度 分 布特性 进 行描 述 。
信号 的全过 程 , 其 计 算结 果 可靠 性有 待商 榷 ; 小波 方
对电网故障时刻PMU测量频率的思考和讨论_张彦军
例如 , 某正弦电压的实时波形如图 1所示 。
定的误差 , 由此计算到的实时频率也会有偏差 。 2.1 暂 态信 号的频 率
电网发生的如下扰动 , 都可能导致电压信号的突 变 :短路故障 、线路跳闸 、切机 、切负荷 、非同期并网 等 。当信号发生突变 (幅值突变 , 相角突变等 )时 , 突 变时刻的信号属于暂态信号 。对于暂态信号进行傅 里叶分析 , 可以发现它包含有丰富的频率分量 , 而不 仅仅是基频信号 。 从理论上讲 , 暂态信号的频率测量 结果是一个连续频谱 , 这时不存在严格意义上的工频 频率值 。 在该种情况下 , 为提高快速测频率速度 , 需 要找到更有效的频率测量方法 。 2.2 暂 态信 号对频 率测 量的 影响
K =1 +Δ2πφ 因此 , 被测信号的频率为
f=Tk=1 +TΔ2πφ (Hz)
2 PMU暂态频率测量方法
电力系统相量测量基本上都是建立在信号基频 频率为 50 Hz的前提下的频率测量 , 当电力系统出现 故障后 , 系统将从一种运行状态过渡到另一种状态 。 在此过程中 , 系统的电压 、电流会发生波形畸变 , 同时 考虑到 A/D量化误差等原因 , 采样到的数据存在一
图 2 暂态电压变化图
若电压未发生突变 , 测量周期为 T1 , 则相应测频 结果为 f1 =1/T1 。
同步相量测量装置(PMU)在尼尔基发电厂的应用
同步相量测量装置(PMU)在尼尔基发电厂的应用王英东【摘要】尼尔基发电厂安装了国电南瑞公司研发生产的SMU2-2G型PMU装置,作为东北网调广域测量系统系统的一个子站.文中主要介绍了PMU的在尼尔基电厂建设的必要性、装置基本原理、功能及对东北电网及发电厂的意义.【期刊名称】《东北水利水电》【年(卷),期】2015(033)012【总页数】3页(P46-47,55)【关键词】PMU;发电机内能电势;广域测量系统;尼尔基发电厂【作者】王英东【作者单位】嫩江尼尔基水利水电有限责任公司尼尔基发电厂,黑龙江齐齐哈尔161005【正文语种】中文【中图分类】TV736尼尔基发电厂位于黑龙江省与内蒙古自治区交接的嫩江干流中上游,距下游齐齐哈尔市直线距离130km。
电厂共装有4台轴流转桨式水轮发电机组,总装机容量为250MW,采用扩大单元接线方式,2台主变,通过1条220 kV的输电线路并入黑龙江省电网。
电厂2006年10月4台机组全部投产发电,属东北电力调度中心直调电厂,参与并承担东北电网调峰、调频、事故备用、负荷备用和基荷。
目前的电力系统通常都建立了用于测量和监视系统稳态运行的EMS系统和测量电磁暂态过程的故障录波系统。
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,对电网动态预测、低频振荡及故障分析等不能提供任何帮助。
基于调度自动化系统技术的局限性及近年来同步相量测量装置(简称PMU)技术的发展,结合国外电网的事故启示,国网公司在全国范围内大力推动广域测量系统及PMU的建设工作。
尼尔基发电厂作为东北网调的直调电厂,为配合东北网调组建广域测量系统(WAMS),在2012年完成了PMU的建设和接入工作。
PMU的其核心技术是实时动态录波功能及发电机功角的测量。
各厂站端PMU作为调度WAMS系统的一个子站,利用高精度的GPS(北斗)同步时钟实现对各厂、站发电机电压电流、功角、励磁电压电流、导叶开度、母线电压、线路电流相量的同步测量,通过调度数据网将数据传送至调度端WAMS系统上,用于实现全网实时的动态监控。
《中国南方电网同步相量测量装置(PMU)配置和运行管理规定(试行)》
附件:中国南方电网同步相量测量装置(PMU)配置和运行管理规定(试行)1范围本规定适用于中国南方电网PMU装置的配置和运行管理。
南方电网公司各相关部门和单位、南方电网各并网发电企业,均应遵守本规定;有关单位在南方电网开展PMU装置的设计、施工、制造、运行维护等工作时,也应遵守本规定。
2总则2.1为保证南方电网“广域测量系统”(以下简称“WAMS 系统”)的安全、可靠运行,为电网运行提供准确的动态数据和故障信息,依据《电力系统安全稳定导则》(DL755-2001)、《电网运行准则》(DL/T 1040-2007)、《电网运行规则(试行)》(电监会22号令)、《中国南方电网电力调度管理规程》(Q/CSG 2-1-1003-2008)等有关规程规定,结合南方电网实际情况,特制定本规定。
3规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
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 C37.111-1991 电力系统暂态数据交换通用格式DL/T 478-2001 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程国家电力监管委员会5号令电力二次系统安全防护规定南方电网电力二次系统安全防护技术实施规范-2-DL 476-1992 电力系统实时数据通信应用层协议DL/T 995-2006 继电保护和电网安全自动装置检验规程DL/T 553-1994 220kV~500kV电力系统故障动态记录技术准则DL/T 663-1999 220kV~500kV电力系统故障动态记录装置检测要求4术语和定义4.1相量phasor正弦量的复数表示形式。
浅谈同步相量测量装置PMU
浅谈同步相量测量装置PMU随着中国电力系统的快速发展,对电网动态安全监测提出了更高的要求。
电网广域测量系统(WAMS)作为一种新型、有效的监测系统,通过同步采集相量数据为电网监测技术提供了新方向。
同步相量测量装置(PMU)是广域测量系统的基础单元,其测量的精确性和实时性是直接影响到电力系统动态监视与分析、继电保护等高级应用的重要因素。
本文介绍了同步相量测量装置的结构原理,以及相关的几种同步方法、频率跟踪方法和同步相量测量算法,并对其各自的优缺点进行分析。
标签:电网动态安全监测;广域测量系统;同步相量测量装置1 引言电力是现代社会经济发展和日常生活不可或缺的一种能源。
自美国加拿大发生史上最严重的大停电,世界各地相继曝出大规模停电事故,其给社会和居民生活造成难以估计的损失。
同时,电网的安全可靠运行愈发引起了各国的重视,对于电网安全监测技术的要求也随之提高。
广域测量系统(WAMS)是一种新型的电网监控系统,主要用于监测电力系统动态运行情况。
相较于传统的SCADA系统,WAMS通过GPS统一授时,为电网内不同测量点提供同步参考时标并进行相量数据的同步采集,从而实现电网运行动态监视[1,2]。
同步相量测量装置PMU是WAMS的基本单元,是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,利用PMU可改善对系统稳态情况的监测性能和进行状态估计。
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 同步相量测量装置的技术原理PMU通过传感器采集电力信号,经滤波器滤除谐波干扰,GPS模块产生秒脉冲(PPS,即每秒1个脉冲),和频率跟踪与测量环节合成异地同步采样脉冲序列,AD转换器接收到采用脉冲后触发模数转换,在微处理器中进行数据计算处理并定上时钟标刻,发送至数据中心。
PMU测量信号的处理分别包括异地同步、频率跟踪测量和同步相量测量。
异地同步方法有选取数据窗的起始、中间或末尾作为同步时标三种。
PMU次同步振荡监测功能的检测方法研究
PMU次同步振荡监测功能的检测方法研究摘要: PMU因其量测具有同步性与快速性的优势,成为电力系统动态过程监测的重要技术手段。
然而,近年来随着新能源集中并网以及高压直流输电工程的大量投运,电力系统逐渐呈现出电力电子化特征,系统机理特征、动态过程发生了改变。
其中,新能源场站附近出现的大量间谐波及其大范围的传播已成为严重影响电网安全的一个问题。
这对PMU的量测提出了新的要求与挑战。
针对这一问题,本文对PMU监测功能进行了挖掘,对风电次同步振荡产生的秒级运行信息进行了分析,提出了PMU装置次同步振荡监测功能扩展方案,完善PMU装置的监测功能,扩充PMU装置在电力系统中的深化,制定了PMU次同步振荡监测功能的检测方案与评估方法,为基于PMU的间谐波准确监测提供了基础。
关键词:相量测量单元;次同步振荡;间谐波;检测方案;动态监测,暂态录波1引言近年来,同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的广泛安装,推动了基于PMU的电力系统动态安全监视和控制的发展[1-4],例如事故后期分析[5]、低频振荡监测[6-7]、参数辨识[5]等。
PMU对基频相量的同步、快速和精确的测量带动了一场动态安全监测和控制的革新[8]。
然而, 新能源集中并网以及高压直流输电工程的大量投运,使得越来越多的电力电子设备接入电网。
这导致了大量非整数次倍于基频的间谐波的引入,从而改变了基频相量的量测,并可能进一步威胁电力系统的安全。
其中,对电力系统极大的威胁包括次同步振荡。
从2015年下半年开始,在中国的风力发电和高压直流输电汇集地区发生了多次由间谐波引起的次同步振荡事件[13]。
触发了直流配套火电机组的扭振保护动作。
次同步振荡事件的间谐波包括次同步谐波和超同步谐波,其频率范围从10Hz到100Hz。
本文提出了PMU需具有次同步振荡监测功能的要求。
制定了PMU装置关于次同步振荡监测功能的扩展监测功能,增加了连续录波和暂态录波功能,实现12000Hz采样率连续记录电压、电流原始波形,和检测方案与评估方法,为基于PMU的间谐波准确监测提供了基础。
PMU基本介绍
PMU功能及作用
(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、励 磁信号、气门开度信号、AGC、AVC、PSS等信号。 a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k. 机端A相电压同步相量Ua/Ф ua; 机端B相电压同步相量Ub/Ф ub ; 机端C相电压同步相量Uc/Ф uc ; 机端正序电压同步相量U1/Ф u1 ; 机端A相电流同步相量Ia/Ф ia ; 机端B相电流同步相量Ib/Ф ib ; 机端C相电流同步相量Ic/Ф ic ; 机端正序电流同步相量I1/Ф i1 ; 内电势同步相量ε /Ф (ε ); 发电机功角 δ ; 开关量
技术背景
行业标准
• IEEE1344-1995(R2001) : IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems; EPRI: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;
PMU功能应用
1、同步相量测量
(1)测量线路三相电压、三相电流、开关量,计算获得: a. b. c. d. e. f. g. h. i. A相电压同步相量Ua/Ф ua; B相电压同步相量Ub/Ф ub ; C相电压同步相量Uc/Ф uc ; 正序电压同步相量U1/Ф u1 ; A相电流同步相量Ia/Ф ia ; B相电流同步相量Ib/Ф ib ; C相电流同步相量Ic/Ф ic ; 正序电流同步相量I1/Ф i1 ; 开关量
广域测量系统的组成
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。
同步相量测量单元PMU的研究的开题报告
同步相量测量单元PMU的研究的开题报告一、研究背景及意义随着电力系统的不断发展,电力系统的稳定性和可靠性越来越受到重视。
电力系统的稳定性包括静态稳定、动态稳定和转子稳定等方面。
为了实现电力系统的稳定运行,需要对电力系统进行精细的监控和控制。
传统的电力系统监控和控制主要依靠SCADA 系统实现,但是其采样率较低、数据不完整等问题导致监控和控制精度不高。
在这种情况下,同步相量测量单元(PMU)逐渐受到关注。
同步相量测量单元(PMU)是一种精度高、速度快的电气量测设备,它可以采集电力系统中节点的电压、电流和相位等信息,并以高速采样率进行数据传输。
PMU可以实时地提供电力系统的状态信息,为电力系统的监控和控制提供了高精度的数据支持。
因此,PMU已经成为电力系统监控、保护和控制的重要工具,在电力系统中的应用前景十分广阔。
二、研究目的及内容本文的研究目的是针对PMU的特点,分析其在电力系统监控和控制中的应用,并研究PMU的关键技术和系统架构。
具体研究内容如下:1. PMU的原理和特点:介绍PMU的基本原理和特点,分析PMU在电力系统监控和控制中的优势和局限性。
2. PMU的技术关键点:重点研究PMU中的关键技术,包括高精度时钟同步、高速数据采集和传输、相位角估算等技术,探讨如何提高PMU的测量精度和可靠性。
3. PMU的系统架构:分析PMU的系统架构,包括硬件和软件部分,探讨如何设计实现一个高效可靠的PMU系统。
4. PMU的应用实践:对PMU在电力系统的应用进行分析,包括PMU在跨区域输电、智能化配电等领域中的应用实践和效果评估等。
三、研究方法和技术路线本文采用文献资料法、理论探讨法和实验研究法相结合的研究方法,针对PMU的特点和应用需求,分别从理论和实践两个方面展开研究。
技术路线如下:1. 阅读相关文献,了解PMU的基本原理和技术特点,分析PMU在电力系统监控和控制中的应用。
2. 分析PMU的技术关键点,设计并实现PMU的关键技术,探讨如何提高PMU的测量精度和可靠性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
l 广 域 测 量 系统
目前 , 同步相量测量 单元在 电力 系统 中得到 了广
泛 的应用 , 实现 了对 电力 系统 之 中各个 节点 位置 数据
的监视 和控制 以避 免大停 电事 故的发生 , 世界各 国电 力 系统 陆续安装 和投 运大 量 的 WA MS / P MU系统 , 并
对其应 用技术进行 了大量研究 和开发 。 我 国于 1 9 9 5年 开始 引进 P MU, 并在 2 0 0 5年 推
徐 玉 韬 , 齐霁 文。
( 1 .贵州电力试验研 究院, 贵州 贵阳 5 5 0 0 0 2 ; 2 .贵州电力工程建设监理公 司, 贵 州 贵阳 5 5 0 0 0 2 )
摘
要: 为保证 电网的安全可靠运行 , 调度运行人员需要及时掌握电网P MU的扰动情况。研 究了电力 系统广域测量 系统
断面信息 , 实现 电网扰 动过 程 的直 接 观察 , 可帮 助 调 度 员快速 了解 现 场情况 , 并 判断 事故 的严 重性 , 以便
号 选 择 和 分 类
2 . 1 电网 P MU扰动检 测 信号选 择
由P MU为基 本单元 , 可 组成 如 图 1所示 的 广域 测 量 系统 , 实 时 地 观 测 整 个 系 统 的 当前 运 行 状 态 , WA MS为 改善 电 网电压 质 量 、 改 善 系 统 安全 稳 定 运
从 P MU子站 可 获取 的实测 数据 包括 : 母 线 电压 相量 、 发 电机/ 线 路/ 变 压 器 支路 的 电流 相 量 以及 有
行 水平 提供 了一 个实 时数据 平 台 。
功功 率和 无功 功率 。本 文主要 关 注的是 电网扰 动信
号在线 检 测和低 频 振 荡模 式 辨 识 问题 , 因此 通 常 考
WA MS / P MU在 电力 系统 许 多 领 域 都 有 广 泛 的 应用 , 其 中包 括全 网动 态过 程记 录和 事后分 析 、 系统 状 态估计 、 系统动 态模 型评估 辨识 和模 型校 正 、 低 频
功功率波动幅度通常能达到几个兆瓦 , 因此本文使 用 线路 有功 功率 作为 电网 P MU扰动 检测信 号 J 。
和P MU信 号预 处理 方法 。提 出并验 证 了基 于 H i n i c h检 验 方法和 归一化峰 度 方 法检测 电网 P M U扰 动信 号 的可行 性 。
关键词 : P MU信 号 ; 扰动信号 ; H i n i c h检 验 ; 归一 化 峰 度 文章编号 : 1 0 0 8— 0 8 3 X ( 2 0 1 5 ) 0 4— 0 0 3 5— 4 0 中图 分 类 号 : T M7 1 2 文 献标 志 码 : B
・
3 5・
贵州 电力 技术
第 1 8卷
如图2中3 0 0 ~ 3 1 4 s 所示( 以下简称“ 扰动信号” ) 。 稳 态 信号 和扰 动信 号 均具 有一 定 的随机 特 性 ,
这 2种 信号 的数值 是 不 能 先 验确 定 的随 机变 量 , 但 它 们 的数值 常常 服从 某 种 统计 规 律 , 可 以用概 率密
虑 的研 究 信号 为有 功功率 、 功角、 频 率等 。 目前 电力 系统 行业 标 准 对 P MU有 功 功率 测 量 的精 度 要 求 为
图 1 广 域 测 量 系 统
相对 于满 刻度值 的 ± 0 . 0 0 2 , 基本 能 实现 0 . 2 M W 的 误 差精 度 。而一 般 高压 线 路 ( 2 2 0 k V / 5 0 0 k V) 上有
为了对 电力 系统 的运行 状 态进行 更 为准 确及 时 有效
电网 P MU有 功信 号可 分为 2种
] : ① 稳态 信
号: 当系统稳态运行 时 , 持续存在 的负荷投切 等随机性
质小扰动 因素 引起 , 如图 2中 0~ 2 9 9 s以及 3 1 5~ 6 0 0 s
所示 ; ②不确定扰 动信 号 : 由系 统 内某 种 大扰动 引起 ,
目前我 国的 P M U功能的研究应用水平还处于初级
阶段, 如动态过程监视和传输容量监视 以及广域数据记 录及其 回放等等 , 闭环 的低频振荡识别和阻尼控制 已经 通过现场测试。正在研究的 P M U高级应用包括 : 状态估
计、 安全 评估、 自适应保护以及紧急控制等 J 。
的速度 向主站快 速 、 等间距发送 。由于所有数 据 带有 严格 的统一 时标 , 因此 , 可 提供 真 正 同一 时 间点 上 的
的 同步采 集 , 对 关 键 节 点 的 电压 相 量 的监 测 。所 有 P MU数 据经 统 一 时 钟 源 同 步采 样 ( G P S 、 北斗、 基 于 I E E E 1 5 8 8 协议 的 网络 对 时系统 ) , 并以2 5~1 0 0 s
出P MU和 WA MS的国家 标准 。
2 0 1 5年 4月 第 1 8卷 第 4期
2 0 1 5,Vo l ,1 8,No . 4
贵州电力技术
GUI ZH0U ELECTRI C P0W ER T ECHN0L0GY
专题研讨
S p e c i a l Re p o ts
电网 P MU有 功 扰 动 信 号 检 测 的 H i n i c h法 和 归 一 化 峰 度 法
度分 布特性 进行 描述 。 ∞ 厂———■— =—]
I ( t ) 一 l n o -
( 1 )
2 . 2 电网 P MU有功信 号分 类
振 荡分 析及 抑制 、 电压 和频 率稳定 监 视及控 制 、 故 障 定 位及线 路参 数测 量等 方面 。 随着 现代大 电网规模 和互联 的迅猛 发展 , 电 网特 性变得 更为复 杂 和难 以控 制 , 大停 电事 故 时有 发生 。