分布式同步相量测量装置
同步相量测量装置说明书
同步相量测量装置说明书
同步相量测量装置是一种用于测量电力系统中电压、电流和相位
等参数的设备。
其主要功能是实现电气网络综合监测和故障诊断，为
电力系统运行提供数据支持。
该装置由采集单元、处理单元、通讯单元和控制单元等组成。
采
集单元负责采集电力系统中的电压、电流等参数；处理单元对采集到
的数据进行处理和分析，并进行相位测量；通讯单元可与计算机等外
部设备进行数据传输和交互；控制单元则用于装置的控制和管理。
使用同步相量测量装置，可以实现对电力系统中各个节点的电参
数进行实时监测和测量，有助于提高电力系统的运行效率和安全性。
同时，该装置还可应用于配电网、光伏发电和风力发电等领域，充分
发挥其测量和监控功能。
在进行同步相量测量时，需要注意检查装置的接地情况和采集单
元的放置位置，以确保测量结果的准确性和稳定性。
同时，也需要注
意保养和维护装置的各个部件，延长其使用寿命。
总之，同步相量测量装置是一种重要的电力系统监测和管理设备，可提供精准的数据支持和故障分析，对电力系统的稳定性和可靠性具
有重要作用。
同步相量测量装置在水电厂的应用
水利水电158 2015年54期同步相量测量装置在水电厂的应用平金伟华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂，云南南涧 675702摘要：同步相量测量装置（PMU）是电力系统安全稳定运行监测的重要手段、也是电网监测低频振荡及故障录波的重要设备，其最关键的技术要求就是在高精度测量基础上的同步性和实时性。
本文结合小湾电厂同步相量测量装置（PMU），阐述装设PMU 的必要性、系统构成、原理及其应用。
关键词：同步相量；PMU；时钟同步中图分类号：TM933.312 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)54-0158-01小湾电厂同步相量系统采用PAC-2000D分布式相量测量装置，对小湾6台机组及三条线路电气量实时同步测量，设备自2009年投运以来运行良好，提高了电力系统在线监测和实时控制技术水平，同时提供电网实时数据为电网安全稳定运行分析提供了强有力的依据。
1 设置PMU装置的必要性传统电力系统监测手段难以用于对全系统动态行为的分析。
缺乏精确有效的广域同步时钟，不满足实时性要求，给电力系统的计算和控制引发诸多困难。
值班员只能根据潮流、依靠经验间接判断系统的稳定性，给调度工作带来难度和压力。
随着高精度卫星（GPS/北斗）定位技术的发展，为进一步研究电力系统同步监测技术提供了一种新的手段，解决了在高精度测量的基础上的同步性和实时性的问题，为PMU装置的发展提供了技术保障。
2 系统构成小湾电厂PAC-2000D分布式相量测量装置由内电势测量单元（PAC-2000E）、数据采集单元（PAC-2000S）、数据集中处理单元(PAC-2000P)、多功能时间同步系统(PAC-2010)及相应的通讯设备构成。
数据采集单元主要对相电压、相电流、开关量和直流励磁电压、励磁电流等的实时同步测量。
数据集中处理单元完成实时数据处理、本地存储、远方通信、显示等功能。
授时单元接收卫星信号并向数据采集单元提供秒脉冲信号和时间信息。
同步相量测量装置说明书
同步相量测量装置说明书
同步相量测量装置说明书
一、产品概述
本产品是一种专用于高压电力系统中的同步相量测量装置。
通过对系统中的电压、电流、相位等参数进行测量，可以获得电力系统的电气状态，为系统稳定运行提供支持。
二、产品特点
1. 高精度测量：采用高精度模数转换器和数字信号处理等技术，可以实现对电压、电流和相位等参数的高精度测量。
2. 可靠性高：采用工业级扩展温度范围、抗干扰性能强的芯片和元器件，保证了装置在恶劣环境下的稳定性和可靠性。
3. 可扩展性强：支持多种接口通讯方式，可与各类设备相连接。
并且具有良好的软件扩展性，可根据用户需求进行功能扩展。
4. 显示直观：采用彩色液晶显示屏，可直观显示各种参数。
并且支持多种操作方式，方便用户进行操作和设置。
5. 体积小巧：采用全封闭结构，体积小巧、操作方便。
三、使用说明
本装置采用交流供电方式，使用前请确认电源电压与装置电源适配器符合要求。
开机后，可选择不同的参数进行测量，并可以进行参数设置，包括显示模式、报警设置、通讯参数等。
同时也支持多种通讯方式，如RS485、以太网等，可与其他设备配合使用。
四、注意事项
1. 请使用适配器提供的电源进行供电，禁止使用其他品牌或型号的电源。
2. 请勿将液晶屏暴露在阳光下或其他强光下，以防损坏屏幕。
3. 请勿将装置拆卸，以免影响使用效果和保修。
4. 请勿将装置受到强烈冲击，以免影响使用效果和稳定性。
5. 若需进行维修保养，请联系售后服务中心。
以上为本产品的说明书，如需了解更多信息，可联系生产厂家获取。
同步相量测量装置作用
同步相量测量装置作用同步相量测量装置（PMU：phasor measurement unit）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．是保障电网运行的重要设备。
目前世界范围内已安装使用数百台PMU。
PMU的基本原理为：滤波处理后的交流信号经A/D转换器量化，微处理器按照算法计算出相量。
依照IEEE标准1344-1995规定的形式将正序相量、时间标记等装配成报文，通过专用通道传送到远端的数据集中器。
数据集中器收集来自各个PMU的信息，为全系统的监视、保护和控制提供数据。
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。
（1）状态估计与动态监视：状态估计是现代管理系统（ems）重要的功能之一。
传统的状态估计使用非同步的多种测量（如有功、无功功率，电压、电流幅值等），通过迭代的方法求出电力系统的状态，这个过程通常耗时几秒钟到几分钟，一般只适用于静态状态估计。
（2）稳定预测与控制：同步相量测量技术可在扰动后的一个观察窗内实时监视、记录动态数据，利用这些数据可以预测系统的稳定性，并产生相应的控制决策。
基于同步相量测量技术，采用模糊神经元网络进行预测和控制决策，取pmu所提供的发电机转子角度以及由转子角度推算出的速度（变化率）等作为神经元网络的输入，输出对应稳定、不稳定。
在弱节点处安装pmu，可以观测电压稳定性。
pss利用pmu所提供的广域相量作为输入，构成全局控制环，可以消去区域间振荡。
（3）模型验证：电力系统的许多运行是在数值仿真的基础上得到的，而仿真程序是否正确在很大程序上取决于所采用的模型。
同步相量测量技术使直接观察扰动后的系统振荡成为可能，比较观察所得的数据与仿真的结果是否一致以验证模型，修正模型直到二者一致。
（4）继电保护和故障定位：同步相量测量技术能提高设备保护、系统保护等各类保护的效率，显着的例子就是自适应失步保护。
分布式同步相量测量装置
分布式同步相量测量装置概述分布式同步相量测量装置（Distributed Synchronized Phasor Measurement Unit，简称DS-PMU）是一种可以实现对电力系统进行实时监测和定位故障的高精度装置。
DS-PMU采用了分布式的方式，可以同时对多个节点进行测量，获得更加全面的监测数据。
该装置依据卫星同步技术进行精确时钟同步，实现测量值的同步。
原理DS-PMU主要由测量单元、数据采集单元、数据传输单元和控制单元四个模块组成。
其中，测量单元用于对电压、电流等数据进行测量和处理；数据采集单元用于对测量数据进行采集和处理；数据传输单元用于将采集到的数据传输到控制单元；控制单元用于对测量数据进行处理和分析，并根据需要进行控制命令的下发。
DS-PMU采用相量测量技术，通过对电压和电流进行同时测量，并通过相量变换计算出电网中的相量参数，如电压、电流、相位、频率等。
相量测量不仅能够实现相位和频率的测量，还可以通过相量拟合等算法实现对电压稳态和暂态过程的监测。
DS-PMU还可以通过将多个相量合成一个全系统相量的方式，获得电力系统的全面监测数据，从而实现对电力系统的稳定性、安全性和可靠性的全面监测。
特点•高精度：DS-PMU采用了高精度的相量测量技术，可以实现相位和频率的高精度测量，并通过相量拟合算法实现对电力系统的全面监测。
•大容量：DS-PMU可以同时对多个节点进行测量，多个节点测量数据可以合成一个全系统相量，获得电力系统的全面监测数据，容量可达数百M/s，可以满足大规模电网监测需求。
•高可靠性：DS-PMU采用了精确时钟同步技术，实现了多节点数据同步，能够解决测量数据相位一致性问题，提高了数据采集和处理的可靠性。
•分布式：DS-PMU采用分布式的方式进行测量，可以在电力系统的多个节点进行测量，获得更加全面的监测数据，提高了监测的准确性。
•智能化：DS-PMU采用了先进的数据处理技术，可以对监测数据进行实时处理和分析，根据需要进行控制命令的下发，实现对电力系统的智能监测和控制。
PMU相量测量装置简介
PMU相量测量装置。
02
实施过程
南方电网在关键变电站和输电线路中部署了PMU相量测量装置，利用
大数据技术和云计算平台对海量数据进行处理和分析。
03
效果评估
南方电网通过PMU相量测量装置的应用，提高了电网的智能化水平，
实现了对电网运行状态的实时监控和优化调度，减少了停电事故的发生。
大型企业能源管理项目应用案例
采用低功耗设计、休眠模式等节能技术，以延长装置的使用寿命 并降低维护成本。
电源监测与预警
具备电源状态监测功能，及时发现电源故障或电量不足的情况， 并提供预警信息。
04
PMU相量测量装置的未 来发展
技术创新与升级
1 2 3
硬件升级
随着电子技术和制造工艺的进步，PMU相量测 量装置的硬件将不断升级，提高测量精度和稳定 性。
功能
PMU通过采集电压和电流的相位、幅 值等信息，提供电网的实时动态数据， 用于分析电网的运行状态、稳定性以 及进行故障诊断等。
工作原理
工作原理
PMU通过安装于电力系统的传感器 ，实时采集电压和电流信号，并利用 数字信号处理技术，计算出电压和电 流的幅值、相位等信息。
时间同步
PMU内部装有高精度时钟，并通过GPS （全球定位系统）接收器进行时间同步， 确保各PMU之间的数据同步。
分布式能源管理
PMU装置可以监测和管理分布式 能源的接入和运行，提高能源利 用效率。
能源调度与优化
基于PMU提供的数据，可以对能 源调度和优化进行精细化操作， 提高能源供应的可靠性和经济性。
科研与教育
科研数据支持
PMU装置提供的大量实时数据为电力系统科研提供了有力支持，有助于推动相 关领域的技术进步。
同步相量测量装置
同步相量测量装置引言：同步相量测量装置是一种用于测量电力系统中电压和电流的相量值的设备。
相量测量是对电力系统进行稳定状态分析和故障检测的重要工具。
本文将介绍同步相量测量装置的原理、组成、工作方式以及在电力系统中的应用。
一、原理同步相量测量装置的工作原理基于电力系统中电压和电流的相量性质。
相量是一个具有大小和相位的量，用于表示交流电信号。
电压和电流相位的测量对于电力系统的分析和保护至关重要。
同步相量测量装置通过两种方式测量电压和电流的相量：1. 电流采样：同步相量测量装置通过外部采样装置，如电流互感器等，获取电流信号。
电流互感器将电流信号转化为与电流成正比的电压信号，并通过滤波和放大电路进行处理。
然后，这些电压信号经过转换和数字化处理，最终得到电流的相量值。
2. 电压测量：同步相量测量装置使用电压传感器直接测量系统中的电压信号，并将其转化为与电压成正比的电压信号。
然后，通过滤波和放大电路对电压信号进行处理，并进行转换和数字化处理，从而得到电压的相量值。
二、组成同步相量测量装置通常由以下几部分组成：1. 采样单元：采样单元负责从电力系统中获取电流和电压信号，并将其转化为适合进行数字化处理的信号。
2. 数字处理单元：数字处理单元负责对采样单元获得的电流和电压信号进行转换、滤波和数字化处理。
3. 相量计算单元：相量计算单元负责根据电流和电压信号的相位和幅值计算电流和电压的相量值，并提供相量值的输出。
4. 通信接口：通信接口用于将同步相量测量装置与其他系统连接，例如与监控系统进行数据传输和与保护装置进行通信。
三、工作方式同步相量测量装置的工作可以分为以下几个步骤：1. 采样：同步相量测量装置从电力系统中采样电流和电压信号。
采样可以是连续的或间歇的，取决于测量的目的和要求。
2. 转换和数字化处理：采样单元将采样得到的电流和电压信号转换为适合进行数字化处理的信号。
数字处理单元对转换后的信号进行滤波和放大，并进行数字化处理，得到原始数据。
CSD -361 同步相量测装置 同步相量测装置 同步相量测装置
主要功能1）同步相量测量a) 同步采集测量点的三相电压和三相电流，计算三相基波电压、三相基波电流、正序基波电压相量、正序基波电流相量、频率和频率变化率；b) 同步测量发电机内电势及功角，利用发电机的电气参数和机端电压电流相量计算发电机内电势相角和功角；同时可利用接入发电机键相脉冲信号实测发电机内电势相角和功角，在转速脉冲信号较好的场合，支持接入转速脉冲测量发电机内电势相角和功角；c) 同步测量采集点开关量信息，如断路器开关位置、刀闸位置、发电机PSS及A VR 等开关量信息；d) 同步测量发电机辅助信号，如励磁信号、转速信号、一次调频信号等。
2）实时数据记录a) 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、频率变化率及开关状态信号；此外，安装在发电厂的相量测量装置可连续记录发电机内电势和功角；b) 当电力系统发生下列事件时装置能建立事件标识，方便用户获取事件发生时段的动态数据：i. 频率越限；ii. 频率变化率越限；iii. 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；iv. 幅值越下限，包括正序电压、相电压越下限等；v. 发电机功角越限，包括发电机内电势领先机端电压的超前，发电机内电势落后机端电压的滞后；c) 实时记录装置告警信息，按照时间顺序存储方便运行人员查阅。
3）实时数据通信a) 实时将装置采集的电压相量、电流相量、频率、发电机内电势、功率等数据和装置的状态信息传送到主站；b) 实时数据上传，支持一发多收，可同时与多个主站实时通信且互不影响；c) 装置动态数据的实时传送速率可以整定，具备10、25、50、100次/秒的可选速率；d) 装置和主站通信的应用层协议符合《实时动态监测系统传输协议》。
人机接口人机接口组件分为I型和II型两种人机接口组件1）I型组件：带液晶显示、状态指示灯、操作按键、复归按钮、调试以太网口，只能在主机上配置I型组件，用于显示装置运行工况信息等；2）II型组件：带装置指示灯、复归按钮、调试以太网口，只能在从机上配置II型组件。
同步相量测量装置作用
同步相量测量装置作用同步相量测量装置（Synchronized Phasor Measurement Unit，简称PMU）是一种用于对电力系统进行实时监测和控制的高精度测量设备。
它能够准确测量电压、电流等相位和振幅信息，并与时间戳同步。
PMU主要由一台GPS接收器、一台高精度时钟、一台A/D转换器和一台通信模块组成。
PMU的作用主要有以下几个方面：1.实时监测电力系统状态：通过精确测量电流和电压的相位、频率、振幅等信息，PMU能够实时监测电力系统的状态。
它能够提供高精度、高频率的数据，帮助运行人员了解系统的实际运行情况，包括电压的稳定性、频率偏差、相位角等指标，从而及时发现潜在的问题和异常。
2.电力系统可靠性评估：PMU能够实时记录电网中的电流和电压波形数据，并与时间戳同步。
这些数据可以用于电力系统的可靠性评估，通过分析不同时刻系统的状态和性能，可以检测到潜在的故障和问题。
通过PMU提供的数据，可以进行故障分析和定位，并及时采取相应的措施以保障电网的稳定运行。
3.功率平衡和负载管理：PMU能够提供各个节点的电压和电流数据，这对于功率平衡和负载管理非常重要。
通过实时监测电网中不同节点的功率波动，可以及时发现负荷过重或不平衡的情况，并采取相应的调整措施。
同时，PMU还可以提供功率因数、无功功率等信息，为系统负载管理提供参考依据。
4.电能计量和电费结算：PMU可以提供准确的电流和电压数据，这对于电能计量和电费结算至关重要。
传统的电能计量方式往往存在一定的误差，而PMU能够提供高精度的电能数据，可以减少计量误差，提高电费的结算准确性。
5.电力系统灾难响应：PMU提供的高频率数据可以用于电力系统的灾难响应。
比如，在发生地震、风暴或其他灾害时，PMU能够提供实时的数据，帮助分析师和运行人员迅速评估电力系统的状况以及可能出现的问题，并及时采取反应措施。
总之，同步相量测量装置是电力系统监测和控制的关键设备，它能够提供高精度、高频率的电压和电流等参数数据，帮助监测运行状态、评估系统可靠性、进行负载管理和能效分析等。
同步相量测量装置在丹江口水力发电厂的应用
Ａｂ ｔａｔ Ｔ ｉ ｄｓ ｂ ｔ ｙ ｃｒｎｕ ｈ ｓｒｍｅｓｒ ｇｅ ｕ ｍ ｎ ｏ Ｓ 一０ ／ ｅ ｅ ｔＤ ｎｉ ｇ ｏ ｙｒｐｗ ｒ ｓ ｃ ： ｈｓ ｉｒ ｕｅ ｓｎｈｏ ｏ ｓｐ ａｏ ａｕｉ ｑ ｉ ｅ ｆ Ｓ２ ０ １ｓｒ ｓａ ａｊ ｎ ｋｕ Ｈ ｄｏ ｏ ｅ ｒ ｔ ｉ ｄ ｎ ｐ Ｃ ｉ ａ
分别是华中网主站和湖北 网主站 ， 可以同时向这两个 主站传送数据 ， 本地工作站可以随时调用 近期 电气量
数 据及 波形 图 。 当需 要 调 用 近 期 数 据 时 ， 数 据 线 把 用 本 地工 作站 和 Ｃ Ｓ一２０ １ Ｓ ０／ Ｐ数 据 集 中处 理 单 元 相 连 ， 用 离线 数据 管 理工 具 下 载所 需 时 间段 数 据 和 波 形 图 ， 下 载完 成后 ， 打开 离线 数据 回放 工 具 ， 可 以获得 所 再 就 需 时 间段 电气 量和 波形 图 ， 同时 还 可 以 连接 到 打 印机
ｃ ｍｐｏ ｉｉｎ ｏ ｙ ｈ ｏ ｏ ｓｐｈ ｓ ｒｍｅ ｓ ｒｎ ｑ ｉ ｍｅ ｔｏ ｈ ｌ ｎ ｎｄ ｉｓａ ｐｌ ａｉ ｎ ｔ ｒ ｃｉ ａ ｒ ｒ ｅ ｃ ｂ ｄ ｉ ｏ ｓｔｏ ｆｓ ｎｃ ｒ ｎ ｕ ａ ｏ ａ ｕ ｇ ｅ ｕ ｐ ｎ ｆｔ ｅ ｐ ａ ｔａ ｔ ｐ ｉ ｔ ｏ ｐ ａ ｔ ｌｗｏ ｋ ａ ｅ ｄ ｓ ｒ ｅ ｎ ｉ ｃ ｏ ｃ ｉ
下面针对各部分的功能进行介绍。
收 稿 日期 ：０ １— ６— ２ ２ １ ０ １
作者简介 ： 金
枫， ， 女 工程师 ， 从事水力发 电厂继 电保 护工 作
３ ３
水 电 与 新 能 源
２１ ０ １年第 ５期
１２ Ｃ Ｓ一 ０ ／ Ｇ授 时 单元 ． Ｓ ２ ０ １
同步相量测量装置 93页PPT
0+6/8 0 1+6/8 1 2+6/8 2 3+6/8 3 4+6/8 4 5+6/8 5 6+6/8 6 7+6/8 7
0+7/8 0 1+7/8 1 2+7/8 2 3+7/8 3 4+7/8 4 5+7/8 5 6+7/8 6 7+7/8 7
35
1）假设 f f0，则 s 0 在任何时刻永久不变
0+3/8 0 1+3/8 1 2+3/8 2 3+3/8 3 4+3/8 4 5+3/8 5 6+3/8 6 7+3/8 7
0+4/8 0 1+4/8 1 2+4/8 2 3+4/8 3 4+4/8 4 5+4/8 5 6+4/8 6 7+4/8 7
0+5/8 0 1+5/8 1 2+5/8 2 3+5/8 3 4+5/8 4 5+5/8 5 6+5/8 6 7+5/8 7
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PMU国内外概况
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国内外概况
应用背景1： 经济及电力发展的需求
1) 全球经济一体化；能源分布和经济发展的不平衡;电网 互联运行的巨大效益使大电网互联、跨国联网输电 的趋势不断发展。
2) 电网互联产生电网稳定运行问题日益突出,提出构建 WAMS系统（Wide Area Measurement System）． 目前国内大多数将其作为除保护／安控装置外的第三道 防线;
8
3）成熟的PMU技术 （1）各个厂商的PMU已经在变电站／电厂广 泛使用，并在内电势测量技术方面取得 很好的进展 （2）国内的PMU性能优于国外的PMU
中国南方电网同步相量测量装置（PMU）配置和运行管理规定
中国南方电网同步相量测量装置（PMU）配置和运行管理规定中国南方电网同步相量测量装置(PMU)配置和运行管理规定中国南方电网同步相量测量装置（PMU）配置和运行治理规定（试行）1范畴本规定适用于中国南方电网PMU装置的配置和运行治理。
南方电网公司各有关部门和单位、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、运行爱护等工作时，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“W AMS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《电力系统安全稳固导则》（DL755－2001）、《电网运行准则》（DL/T 1040-200 7）、《电网运行规则（试行）》（电监会22号令）、《中国南方电网电力调度治理规程》（Q/CSG 2 1003-2008）等有关规程规定，结合南方电网实际情形，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，鼓舞按照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 静态继电爱护及安全自动装置通用技术条件GB/T 14285-2006 继电爱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DL 476-1992 电力系统实时数据通信应用层协议DL/T 995-2006 继电爱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。
同步相量测量装置及其应用
PMU 的数量， 力将电力系统的监控和保护提高到 一个新的水平。
利用 GPS 的高精度授时信号实现对电力系统各个 节点数据的同步采集， 以及对电网中关键节点的电
压相量监测 ， 使人们能够直接实时观测到整个系统 的当前运行状态， 促进了大电网广域测量/ 监视系统 WAMS 的形成和发展， 提高了系统在线分析和实时 控制的技术水平。
第 21 卷第 5 期 200 6 年 10 月
宿 州 学 院 学 报
J our nal of Suzhou Col l ege
Vol . 2 1 , No . 5
O ct . 2 0 0 6
同步相 量测 量装 置及 其 应 用
张健 ， 龚乐年 ， 李秋 燕
(东南大学电 气工程系， 南京 210096) 江苏
摘要 : 同步相贡浏全利用 GPS 的高精度授时信号实现时电力系统状态数据的同步采集， 使人们能够支接实时 观浏到整个 系统的当前运行状态， 已被广泛应用于电力系统的许 多领域 。介绍 了PMU 的浏贡原理和浏贡装王组 成， 结合扬州电厂 PMU 装豆 ， 介绍 了它在区域 电网动态监浏系统中的应用。 关键词:PMU ; 同步相黄浏贵技术; 动态监浏系统 中图分类号 :TN98 文献标识码:A 文章编号: 1673- 2006(2006) 05- 0070- 03
子站系统。 点对点的相量测量作用有限， 为了达到应
主 室 控
同步相A 控
实现同步相量测量关键有两点:一是基于 G s P
时间基准的同步采样， 二是相量测量算法。 GPS 在
1 同步相量测量技术
电力系统中的电量(如电压、 电流等) 均是正弦 量， 正弦量的三要素是幅值、 频率和初始相角。对于 同频率的电量而言， 幅值和相角是关键因素。20 世 纪 80 年代人们意识到相对相角能够更好地反映电 网的结构强度和暂态稳定形[I]。 [ 长期以来， 电量的幅
同步相量测量装置原理
同步相量测量装置原理同步相量测量装置是一种用于测量电力系统中电流和电压的重要设备。
它通过实时获取电流和电压信号的幅值和相位信息，能够帮助我们监测电力系统的运行状况，并提供准确的电能计量数据。
该装置的原理是基于同步采样和数字信号处理技术。
它通过精确的时钟同步机制，同时采样电流和电压信号，并确保采样时间的一致性，保证了测量结果的可靠性。
在测量电流方面，同步相量测量装置使用电流互感器将高电流信号转换为低电流信号。
接下来，经过模拟电路的处理和放大，将低电流信号转化为可处理的电压信号。
最后，通过模数转换器将电压信号数字化，以便进行后续的数字信号处理。
在测量电压方面，同步相量测量装置采用电压互感器将高电压信号转换为低电压信号。
类似于电流测量，经过模拟电路的处理和放大，将低电压信号转化为可处理的电压信号。
最后，电压信号经过模数转换器数字化，以便进行后续的数字信号处理。
通过同时测量电流和电压信号，并实时获取它们的相位差，我们可以计算出电流和电压之间的相量关系。
这样，我们就能够准确地测量功率因数、电能、电流电压波形等参数，并实现对电力系统的监测和分析。
同步相量测量装置在电力系统的运行和控制中起到了重要的作用。
它能够帮助我们了解电力系统的负载情况、功率因数、功率变化等信息，为电力系统的运维和管理提供数据支持。
同时，它还可以用于电能计量和电力系统的保护与自动化控制。
总结起来，同步相量测量装置是一种基于同步采样和数字信号处理技术的电力系统测量设备。
它能够准确测量电流和电压的相位和幅值信息，并提供重要的电能计量数据，为电力系统的运行和控制提供支持。
同步相量测量装置
同步相量测量装置1. 引言同步相量测量装置（Synchronized Phasor Measurement Unit，简称PMU）是一种广泛应用于电力系统中的高精度电气测量设备。
它能够通过对电力系统中各个节点上电压和电流进行高精度测量，实时获取电力系统状态，并提供准确的相量数据。
在电力系统的监控、保护和控制方面具有非常重要的作用。
2. PMU的原理PMU的核心原理是利用GPS同步技术对电压和电流进行同步测量。
通过接收GPS信号，PMU能够获得高精度的时间同步信息，保证各个PMU设备之间的时间同步性。
PMU通过采样和数字化技术对电压和电流进行测量，并将测得的数据转化为复数形式的相量数据。
这些相量数据包括相量的幅值和相位角。
3. PMU的工作原理3.1 采样和数字化PMU首先对电压和电流信号进行采样和数字化。
采样频率通常为50Hz或60Hz，采样精度达到10位或12位。
这样能够保证对电压和电流进行高精度的测量。
3.2 相量测量PMU利用采样和数字化得到的电压和电流数据，进行相量测量。
相量测量的过程包括以下几个步骤：•提取基波分量：PMU通过对采样数据进行数字滤波，提取电压和电流信号的基波分量。
•构建复数形式的相量：PMU利用提取到的基波分量，将电压和电流信号转化为复数形式的相量。
•计算相量的幅值和相位角：PMU通过对复数形式的相量进行计算，得到相量的幅值和相位角信息。
3.3 数据同步PMU利用GPS信号对数据进行同步。
当收到GPS信号后，PMU可以获得精确的时间同步信息，保证各个PMU设备之间测量结果的一致性。
4. PMU的应用4.1 监控电力系统PMU能够实时测量电力系统中各个节点上的电压和电流，并提供准确的相量数据。
这些数据可以被用来监测电力系统的状态，包括电压、电流以及相角等信息。
通过对这些信息的分析，可以及时发现电力系统中可能存在的异常情况，提高电力系统的稳定性和可靠性。
4.2 电力系统保护PMU通过对电力系统中的电压和电流进行高精度测量，能够及时检测到电力系统中的故障情况。
同步相量测量装置在丹江口水力发电厂的应用
同步相量测量装置在丹江口水力发电厂的应用金枫【摘要】丹江口水力发电厂CSS - 200/1系列分布式同步相量测量装置是CSS - 200电网动态安全监测系统的子站测量单元.介绍了该厂同步相量装置的组成及在实际工作中的应用.【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】2页(P33-34)【关键词】丹江口水力发电厂;同步相量;测量装置【作者】金枫【作者单位】湖北丹江口水力发电厂,湖北丹江口442700【正文语种】中文【中图分类】TM933.313电力系统实时动态监测是基于同步相量测量以及现代通讯技术，对地域广阔的电力系统动态过程进行监测和分析。
CSS-200系统由CSS-200/1系列分布式同步相量测量装置、CSS-200/2数据中心站和CSS-200/3应用工作站三个部分组成。
丹江口电厂用的是CSS-200/1系列产品，它是CSS-200的子站系统。
它的主要功能有同步采样和相量计算、发电机内电势测量、实时数据上传(支持一发多收，可同时与多个主站实时通信)、稳态循环记录相量、功率、频率等数据、动态短时记录模拟量采样数据、对记录数据进行实时分析处理等。
1 CSS-200/1同步相量测量装置CSS-200/1同步相量测量装置组成结构如图1。
下面针对各部分的功能进行介绍。
图1 CSS-200/1同步相量测量装置组成1.1 CSS-200/1A同步相量采集单元CSS-200/1A是CSS-200/1系列基础测量单元，主要完成相电压、相电流、开关量和直流量的实时同步测量。
各插件为独立的模块化设计，机箱采用嵌入式、后接线安装方式。
装置利用光纤口接收GPS信号，支持电/光100 M以太网通信，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。
1.2 CSS-200/1G授时单元高精度、高可靠的GPS时钟源是同步相量测量技术的基础。
CSS-200/1G选用高档GPS模块作为装置核心，配合高精度晶振和授时电路，为CSS-200/1系列装置提供统一的时钟基准。
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相量数据实时上传主站
模拟量采样数据在扰动触发时 记录在硬盘上，等待主站召唤
相量数据在本地硬盘上 进行循环记录
调度主站
CSS200/1A同步相量测量单元
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
v 2V sin2ft
V Ve j
V VR jVI
相量与瞬时信号关系
Km
y
f
K
k
KI
Km
0
KR
0
Km
x
t
同步相量测量的基本原理
相量：幅值+相角 实部+虚部
x(t) 2 X cos(t )
• 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
模拟量输入
同步相量流程处理
将输入变换为+-5V 的电压信号
PT/CT
CSS-200/1A
将模拟量信号转换 为数字量 AD芯片
对AD采样值进行原始 DFT变换得到初始相量
DSP
管理插件
将相量和模拟量采样 数据通过以太网输出
以太网
对初始相量进行算法补偿，消 除频率泄漏效应产生的误差
CSS-200/1P
CSS-200/1P数据集中处理单元
4个100M以太网接口 键盘、鼠标、显示器接口 人机运行界面。 DC110/220V,AC220V 19英寸1U机箱 QNX实时多任务操作系统 核心程序在电子盘上运行 数据存储使用160G大容量
硬盘
CSS-200/1P数据集中处理单元
• 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。
术语和定义
• 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。
CSC-196技术特点
技术规范：《电力系统的时间同步系统技术规范》 配置模式：主、从时钟方式灵活配置 接收方式：单装置最多外接四路输入基准信号 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 对时精度：优于1us 自动守时：自动守时状态优于55us /h。 时间补偿：根据实际传输距离灵活配置时间补充 闰秒处理：提前获取闰秒信息并预告标志置位
同步相量采集单元 CSS-200/1A
同步相量采集单元 CSS-200/1A
GPS授时信号
时间同步装置 CSC-196
内电势测量装置 CSFU-107
…… 采集单元可以灵活扩展
CSS-200/1P
数据集中 可接入站内多个CSS-200/1A 、CSFU-107装置
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
CSS-200/1A数据采集单元
机组辅助信号（4－20mA)：励磁电流、励磁电压、 汽门开度、水门开度、PSS输出、AGC负荷指令等。
CSS200/1A同步相量测量单元
CSS200/1A测量单元的技术特点
主要完成相电压、相电流、开关量和直流量的实时 同步测量 。
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 。
对动态数据记录的要求
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
存储格式要求 装置应能按照数据报文格式存储动态数据
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
CSC-196时间同步装置
状态指示灯
（前面板）
数码管显示
GPS接收
电源插件
北斗接收
脉冲输出
光纤输出 光纤接收 B码输出
（后面板）
网络对时
报文输出
CSC-196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
同步对时在工程中的应用
CSS-200/1G对时方式： PPS+CLOCK（ST光接口） CSC-196对时方式：PPS （ST光接口） 全站统一对时： 正常情况下，对时信号精度为±1us；异常情况下， 时钟系统应能继续维持对时信号输出，时间准确度 应优于0.92μs /min（55μs /h）
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CSS200/1P
PMU实时数据中心站1
PMU实时数据中心站2
本地工作站
数据集中处理单元 CSS-200/1P
数据集中处理单元 CSS-200/1P
……
采用以太网组播通信方式， 各处理单元的功能互不影响
CSC187D以太网交换机
组播通信方式
利用光纤口接收GPS信号，支持电/光100M以太网通 信。
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 。
机箱为4U、19英寸标准尺寸，嵌入式、后接线安装 方式 。
CSS-200/1A插件介绍
交流插件： 应用于测量回路/保护回路的插件； 测量精度：测量回路0.2/保护回路0.5；
同步对时
同步测量：以绝对时间1PPS为统一时间参考点
同步相量——以绝对时间为参考的相量
• 为了保证不同地点的测量
数据可以有效比较，规定
1 PPS (UTC 参考)
如下：
– 以GPS时间为测量参考；
A
– 周期信号最大值与PPS上 升沿重合：0度；
– 周期信号正向过零与PPS
t
上升沿重合：-90度
CSS-200/1A插件介绍
直流插件：（电厂专用） 4～20mA、0 ～5V 测量插件 4路/8路/10路 通道类型
测量发电机励磁电压/电流、AGC、开度信号、一次调 频负荷指令、转速、调节级压力等。
发电机 强电信号 电气量
变 送
4～20mA/0～5V
CSS-200/1A
器
CSS-200/1A插件介绍
CSS200/1A CSFU-107
GPS
CSS-200/1A
CSC-196时间同步装置
输入信号：GPS、北斗、IRIG-B(DC)码等 输出信号：对时脉冲、IRIG-B(DC)码、
串口报文、网络报文（SNTP）等 接口方式：支持光纤、空接点、TTL、
RS-422/485、RS-232、以太网等 内置高精度晶振，自保持同步输出 级联扩展功能 DC/AC 110/220V 19英寸2U机箱
• 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。
• 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。
广域测量系统(WAMS)
CSS-200/1A内部图
11123345
1 交流插件 2 组合CPU插件 3 开入CPU插件 4 信号开出CPU插件 5 电源插件 6 6 机箱 7 前面板 8 指示灯板
7
8
CSS-200/1A背板图
交流插件 1A, 5A, 57.7V
DI 电源 DC110-220V AC220V
GPS授时信号ST光接口 100M以太网RJ45接口 100M以太 网SC光接口
开关量插件： 单插件22路，单装置最多可配2块开入插件，默认 只配置1块； 测量断路器、刀闸开关位置信号及发电机的AVR、 PSS信号等。
CSS-200/1A
运行灯 装置告警灯
时钟同步灯
指示灯/状态 运行
装置告警 时钟同步 以太网
正常 常亮绿灯
熄灭 常亮绿灯 常亮绿灯
以太网灯
异常 常亮绿灯 常亮红灯 常亮红灯 常亮红灯
• 虚拟参考相量的性质：
A
• 锁定PPS
2
• 频率恒定50Hz
• 在pps时刻为0度
• 逆时针旋转
参考相对相角
构造基于GPS时钟信号的统一参考相量 计算相对参考相量的同步相量 同步相量的相角度相减，消去参考相角，得到相对相角
PHASOR1
PHASOR2
PHASOR1 PHASOR2
GPS 参考
同步相量测量的技术指标
技术规范, 《电力系统实时动态监测系统技术规范》
同步测量,同步对时误差不超过1µs 相量测量,幅度误差0.2％，角度误差不超过0.2度 频率测量,45－55Hz，误差不超过0.01Hz 动态记录,连续记录，最快100Hz数据存储 自动守时,GPS失锁60分钟，误差增大不超过55µs 实时通信,按照标准协议传送动态数据:25Hz,50Hz,100Hz 发电机内电势直接测量功能
分布式同步相量测量装置
内容提要
PMU简述 系统组成及装置功能介绍 工程方案及实施 主子站通讯原则 PMU常规操作与配套软件演示 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。