广域相量测量系统综述
浅析电力系统中的广域测量系统
浅析电力系统中的广域测量系统作者：黄智成王任来源：《科学与财富》2012年第01期1.引言同步相量技术由于克服了传统EMS/SCADA在数据实时性和同步性方面的缺陷，被认为是现代电力工业最重要的技术之一。
在通信技术迅猛发展的推动下，同步相量技术不断改革传统的电力系统测量、分析和控制方法，在电力系统得到越来越广泛的应用，促进了电网广域测量/监测系统（WAMS）的形成和发展，并为进一步实现广域稳定控制奠定了坚实的基础。
传统的电力系统监测技术包括基于RTU的SCADA系统和故障录波仪,它们都有不同程度的局限性。
WAMS可以在时空多维坐标下观察系统全局的机电动态全貌，弥补了现有SCADA 系统和故障录波系统不足。
是解决当前瞩目的热点问题的有效途径。
2.WAMS的基本原理WAMS的基本原理可用图2-1来说明。
在发电厂和变电站安装相量测量单元（PMU），它对母线电压和线路电流进行三相交流采样，采用相量算法计算正负零序相量、频率和功率，对于发电厂还得到机组的内电势相量，然后由GPS接收器提供的高精度时钟信号将测量结果打上时标，继而遵循共同的接口协议（如IEEE 1344标准）将带时标的相量数据打包并通过高速通信网络传送到数据中心，数据中心对各子站的相量进行同步处理和存储，并可计算系统惯性中心角度和各机组、母线的相对相角，进一步由相应的应用程序，对相量数据执行实时评估以动态监视电网的安全稳定性，或进行离线分析为系统的优化运行提供依据，进一步与控制结合起来，提高电网的安全稳定水平和传输能力。
WAMS的关键之处在于可以在时空坐标下观察系统全局的机电动态全貌，弥补了现有SCADA系统和故障录波系统不足，为现代大型电力系统的安全稳定监测与控制提供了新的有效途径，进而为解决我国电力系统当前瞩目的热点问题，如西电东输、交直流联网的稳定性、互联电网阻尼降低问题，找到新的突破口。
图2-1 WAMS的原理示意图3.WAMS的体系结构WAMS由PMU子站、调度中心站（主站）和国家电力数据通信网组成。
谈电网稳定分析广域测量系统应用
谈电网稳定分析广域测量系统应用1 广域测量系统的应用广域测量系统利用遍布全网各处的相量测量单元获取各处节点的相关数据，利用GPS系统或者北斗系统为所有数据固定统一的时间坐标并利用各种现代的先进通信手段进行数据的传输整合，克服了空间上和时间上的各种差异，为全网同一时间节点的状态对比分析提供了技术手段，可以实现在时间-空间-幅值三维坐标下同时观察电力系统全局的机电动态过程全貌，为电网稳定分析提供了强有力的技术支持。
1.1 电压稳定分析对电压数据进行监测和分析，避免电压失稳的出现，是的基础。
利用WAMS 的量测数据，文献提出一种改进的戴维南等值模型，对改进模型的量测方程、可解条件、求解方法和误差分析等方面进行研究，以负荷裕度为电压稳定性指标；文献采用最小二乘法拟合出电压、电流相量随负荷增长的变化趋势，利用电压稳定复合判据来评估电压稳定性；文献根据系统在重负荷情况下网损增长率特性确定电压的稳定裕度评估指标并利用PMU 提供的节点相量快速实现在线评估。
1.2 频率稳定分析频率稳定是电力系统稳定运行的一个重要标志，快速精确地预测分析系统扰动后的频率及其变化趋势具有重要的意义。
文献利用扰动后瞬间的广域量测数据计算雅可比矩阵，预测出系统在扰动后的稳态频率以及保证系统稳态频率为整定值的切负荷量。
文献利用广域测量系统获取电网受到扰动之后的实测数据并进行预处理和特征筛选，输入到已离线训练好的SVM 模型中，依次进行直流互联异步电网扰动后的频率稳定控制方案制定。
文献通过对复杂多分区电网发生功率缺额扰动的动态频率特性的深入分析，建立基于广域局部量测信息的功率缺额估计模型，进而设计实现了自适应低频保护与控制方案。
1.3 暂态稳定分析暂态稳定是电力系统稳定的另一个重要方面。
文献将广域测量系统的暂态稳定在线预测结果和本地保护装置的信号作为稳定判据，将故障时间作为功角不稳定量化的依据，回避了根据功角轨迹评估故障后系统稳定裕度的难题。
广域测量系统(WAMS)
广域测量系统（WAMS）Wide Area Measurement System制作人：吴永东江涛一·ＷＡＭＳ定义：广域测量系统（WAMS）主要源自电力系统时间上同步和空间上广域的要求!利用全球定位系统(GPS)时钟同步!进行广域电力系统状态测量a. 时间上同步：目前的各种电力系统故障录波仪!由于不同地点之间缺乏准确的共同时间标记!记录数据只是局部有效!难以用于全系统动态特性的分析，如何统一全电网的时标一直是困扰电力工作者的一大问题。
全球定位系统的出现!提供了一个很好的统一系统时标的工具，与传统方法相比GPS 具有精度高’微秒级、范围大(不需要通道联络(不受地理和气候条件限制等优点!是电网时间统一的理想方法!在电力系统中已经有相当多的应用b .空间上广域:随着西电东送(全国联网和电力市场的推进!电力系统的空间范围不断扩大!形成广域电力系统。
广域电力系统的运行分析与控制!都是以状态测量为基础的。
•根据电力系统的发展需求!人们开始研究相量测量单元（PMU）和WAMS。
PMU利用GPS时钟同步的特点，测量各节点以及线路的各种状态量!通过GPS对时!将各个状态量统一在同一个时间坐标上。
与传统远动终端装置RTU测量所不同的是PMU 在时间上保持同步!而且可以测量相角，这样可以获得各个节点和母线状态的相量而不仅仅是有效值!从而可以直观地了解各个状态之间的相量关系。
ＷＡＭＳ是以ＰＭＵ为基层单元采集信息!经过通信系统上传至调度中心!实现对系统的监测!构成一个系统。
二ＷＡＭＳ的结构：•ＷＡＭＳ主要由位于厂站端的ＰＭＵ通信系统和位于调度中心的控制系统组成主站位于省调度中心，子站为各功角监测点，子站由相角和功角测量装置、时间同步装置、系统和工控机组成。
为了保证实时性!主站与子站之间的通信通道采用专用的微波通道。
三ＷＡＭＳ工作原理发电厂和变电站安装的PMU子站将带GPS 时标的相量数据打包并通过高速通信网络传送到数据中心。
广域测量系统在电力系统中的应用
广域测量系统在电力系统中的应用广域测量系统（Wide Area Measurement System，简称WAMS）是一种利用现代信息技术和通信技术，通过遥测、遥控、遥信等手段，对电力系统网络中分布式安装的测量点进行实时、高频率的电力参数测量分析、故障诊断、状态评估和安全控制等功能的一种新型技术系统。
WAMS应用于电力系统中的主要目的是为了提高电力系统的可靠性、稳定性和经济性。
首先，WAMS可以实时获取系统全局的状态信息。
在传统的保护控制系统中，通常只监测本地设备的状态，不能获取系统综合的电气情况。
而WAMS可以实时采集大量的数据，能够提供系统全局的电气状态信息，包括电压、电流、频率等等。
这样，在发生故障、异常情况时，运行中心能够第一时间掌握整个系统的状态，并及时采取相应的措施，避免事故升级和扩散。
其次，WAMS可以对系统进行实时的稳定性判断和评价。
WAMS可以实时获取系统的各个节点的电气状态信息，运用现代的数学模型和算法，对系统进行建模和仿真，预测系统的稳定性状况，为系统稳定性控制提供重要参考。
另外，借助WAMS，还可以实现电力系统的智能化运行控制。
WAMS系统可以实现对系统的动态响应进行实时监测和调度，在系统动态响应情况出现时，系统能够自动调整运行状态，以达到最优的运行状态。
最后，WAMS还可以支持电力市场化运营和规划决策。
在电力市场化运营中，WAMS可以实现电力市场的监管、调度和统计分析等功能。
在规划决策中，WAMS可以支持电力系统的长期建设和发展规划，为电力公司提供决策依据和支持。
WAMS在电力系统中的应用具有广泛的应用前景和重要意义。
在未来，随着智能电网建设的深入推进，WAMS的应用将会更加广泛和深入，不断提升电力系统的可靠性、稳定性和经济性，为建设清洁、高效、安全、可靠的能源体系做出重要贡献。
广域测量系统综述
广域测量系统综述广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)主要源自电力系统时间上同步和空间上广域的要求，利用全球定位系统GPS(Global Position System)时钟同步，进行广域电力系统状态测量。
传统的SCADA\EMS系统中，使用RTU（remote terminal unit）作为测量手段，能够测量电压、电流的有效值和功率，可以表征系统的稳态潮流，但没有对描述系统机电动态性能十分重要的相对相角量及其派生量；另一方面，测量的时间尺度为数秒级，因而得到的系统数据是历史的、不同时的，即便我们为其增加GPS时标，仍然只能监测系统稳态或准稳态运行情况。
而在故障监测方面，传统的保护系统使用故障录波器DFR（digital fault recorder）作为监测手段，时间尺度可达到微秒级，速度很快。
但DFR只能测量瞬时值，无法获得全面的系统动态过程信息，因而主要用于对故障后电磁暂态过程的记录，而无法对整个系统的动态过程进行记录和分析。
而广域测量技术使用PMU（phasor measurement unit）作为测量手段，可以基于GPS标准时钟信号，测量得到信号的同步相量数据，其时间尺度介于RTU 和DFR之间，目前最快可达10ms左右。
广域测量技术的优点在于，它可以实现异地的同步相量测量，并保持足够高的精度，同时能够保证高速通信和快速反应，因而非常适合目前不断扩大的电网规模。
另一方面，由于提供了相量数据，我们可以分析功角、无功储备等动态信息，从而能够对电网的动态过程进行实时监测，有助于调度和控制。
WAMS主要由位于厂站端的PMU通信系统和位于调度中心的控制系统组成。
网上有论文提出的WAMS结构如图1所示。
其中主站位于省调度中心，子站为各功角监测点，子站由相角和功角测量装置#时间同步装置、通信系统和工控机组成。
为了保证实时性，主站与子站之间的通信通道采用专用的微波通道。
广域同步相量测量(PMU) 精品
广域同步相量测量技术研究的历史
国外WAMS研究
国内WAMS研究
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
美国8.14事故 中国10.29振荡 7.1事故 中国11.07 振荡
华北电力大学
North China Electric Power University
提纲
广域同步相量测量技术
华北电力大学 North China Electric Power University
《动态电力系统理论与方法》之三
广域同步相量测量技术及其应用
参考书目 《Synchronized Phasor Measurements and Their Applications》, A. Phadke and J. Thorp
– 状态估计中的应用 – 低频振荡识别及阻尼控制中的应用 – 在保护控制中的应用
华北电力大学
North China Electric Power University
广域同步相量测量技术的发展历史
1988年前后，美国Virginia University 的A.G Phadke 为代表学者提出同步相量测量算法，并开发了最早 的同步相量测量装置。
广域测量系统基本组成 (Wide Area Measurement System) 2 数据中心站（调度中心）
调度通信网
GPS
3
GPS
1
相量测量单元 PMU(变电站）
变电站 A
相量测量单元 PMU（发电厂）
变电站 B
同步性 快速性
不同位置
华北电力大学
North China Electric Power University
广域测量系统
随着电网规模的不断增大，负荷的不断增加，互联区域低频系统振荡成为了电力系统一个越来越严重的问题。 WAMS的在线低频振荡分析功能可以在线跟踪此类现象并主导一个深入分析调查。首先，“振荡检测”功能扫描敏 感动态信息，如联络线潮流和相应发电机相角，用以检查是否发生振荡。如果发生，改进的Prony算法将精细分 析所获得的振荡详细信息，包括频率、阻尼系数和相关发电机和母线。同时主站将发布信息探查全网扰动记录。 分析结果和记录的数据最后被存储在数据库并报告给调度员。
简述
广域测量系统（Wide Area Measurement System，WAMS）技术的提出和研究可以追溯到1990年以前。在 1996年8月10日的美国西部大停电中，基于PMU的监测系统因成功记录了在系统解列前相角增长使系统变弱的过程 而备受**。2003年的美加大停电极大推进了WAMS的建设，并促进WAMS应用研究成果向工业领域转化。
特点
较之传统的基于扰动检测的晶闸管投切电容器（Thyristor Switched Capacitor，TSC）系统，WAMS系统 特点为：
①采用相对功角或角速度判别系统的暂态功角稳定性并实施控制策略，概念简单直观，较好地反映了系统的 本质。对于所有扰动（包括区外扰动引起的暂态稳定性问题）均能正确响应。
WAMS由以PMU为基层信息采集单元，位于调度中心的主站系统和满足两者进行信息交换的通信系统组成，相 比传统的SCADA系统，WAMS系统的采集单元不仅由PMU替换RTU，主站系统功能增强外，对通信系统的要求更加苛 刻。
基于广域量测信息的电力系统暂态稳定研究综述
基于广域量测信息的电力系统暂态稳定研究综述一、本文概述随着电力系统规模的日益扩大和电力电子技术的快速发展，电力系统的暂态稳定性问题日益凸显，成为影响电力系统安全、可靠运行的关键因素。
广域量测系统（Wide Area Measurement System, WAMS）的出现为电力系统暂态稳定性的研究提供了新的视角和手段。
本文旨在综述基于广域量测信息的电力系统暂态稳定研究现状，分析各类方法的优缺点，并展望未来的研究方向。
本文首先介绍了电力系统暂态稳定性的基本概念和研究意义，阐述了广域量测系统在电力系统中的应用及其对暂态稳定性研究的影响。
接着，文章从暂态稳定评估、预防控制、紧急控制三个方面，详细介绍了基于广域量测信息的电力系统暂态稳定研究的主要方法和成果。
在暂态稳定评估方面，文章综述了基于动态安全域、模式识别等方法的研究现状；在预防控制方面，重点介绍了基于优化算法和鲁棒控制理论的控制策略；在紧急控制方面，则对基于模型预测控制、智能决策等方法的最新研究成果进行了梳理。
文章对基于广域量测信息的电力系统暂态稳定研究进行了总结，指出了当前研究中存在的问题和挑战，并对未来的研究方向进行了展望。
本文旨在为电力系统暂态稳定性的研究提供全面的参考和借鉴，推动该领域的进一步发展。
二、电力系统暂态稳定性分析的基本理论电力系统暂态稳定性分析是研究系统在受到大的扰动后，能否过渡到新的稳定运行状态，或者是否能恢复到原来的稳定运行状态的能力。
这是电力系统运行中的一个重要问题，对于确保电力系统的安全、可靠运行具有至关重要的意义。
电力系统暂态稳定性分析的基本理论主要包括两个方面：一是暂态稳定性的定义和评估标准，二是暂态稳定性的分析方法和工具。
暂态稳定性的定义是指电力系统在受到大的扰动后，系统各发电机能否保持同步运行，不发生非周期性的失步，或者在发生非周期性的失步后，能否再同步。
评估暂态稳定性的主要标准包括：第一，各发电机间的相对角度差不超过允许值；第二，各发电机的功角不超过其稳定运行的范围；第三，系统频率和电压应在允许范围内。
智能电网背景下我国广域测量系统的应用研究现状综述
间广域 ” 点的 广域 测量 系统 ， 特 可以 实 时测 量母 线 电压 相 量和 发 电机 功 角 ， 实现 了对 电力 系统 的 动 态监 视 ， 认 被 为是 构建 智 能 电网 的关键基 础技 术 之 一 。将 重 点讨 论近 两年 来我 国基 于广域 测量技 术 的应 用研 究对 实现 智能 电 网可 能存 在 的帮助 ， 最后 指 出 了需要 进行 深入 研 究 的领 域 。 关 键词 ： 广域测 量 系统 ； 量测 量单 元 ； 相 智能 电 网
《电气开关》 ２ １． ｏ ３ （０ ２ Ｎ ． ）
７
文章 编 号 ：０４— ８ Ｘ（０２ ０ ００ ０ １０ ２９ ２ １ ）３— ０７— ３
智 能 电 网 背景 下 我 国广 域 测 量 系统 的 应 用研究现状 综述
荆睿 ， 唐如
（ 沙理 工大学 电气与信 息工程 学院 ， 南 长 沙 ４ ０ ７ ） 长 湖 １０ ６
ｋ ｙ ｆ ｎ ａ ｎ ａ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓｔ ｈ ｍａ ｔ ｒ ． ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｈ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｒ ｓ ａｃ ｆ ｈ ｄ －ｒ ａｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ｅ ｈ ｅ ｕ ｄ ｍｅ ｔｌ ｃ ｎ ｌｇｅ ｏ ｔ ｅ ｓ ｒ ｇ ｄ Ｉ ｓｐ ｐ ｒ ｔ ｅ ａ ｐ ｉ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅｗｉ ｅ ａ ｅ ａ ｕ ｅ ｎ ｃ — ｔ ｉ ｈ ｃ ｏ ｔ ｔ ｎ ｌ ｇ ｙ ｂ ｅ ｐ ｕ ｏ ｔ ｅ ｓ ｒ ｇｉ ｎ ｒ ｃ ｎ ｗｏ ｙ ａ ｓ ｈ ｓ ｂ ｅ ｉ ｌ ｉｃ ｓｅ ａ ｄ ｆ ａｌ ｏｎ ｈ ｅｄ ｔ ａ ｏｏ ｙ ｍａ ｅ ｈ ｌ ｆ ｌ ｈ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｅ ｅ ｔｔ ｅ ｒ ａ ｅ ｎ ｍａｎ ｙ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ， ｎ ｉ ｌ ｐ ｉｔ ｔ ｅ ｆ ｌ ｈ ｔ ｔ ｄ ｎ ｙ ｉ
广域保护综述
广域保护综述社会的进步和经济的发展对可靠、稳定、高质量的电力供应提出了越来越高的要求，任何一次停电都可能带来巨额的经济损失，严重影响人们的日常生活。
电力工业市场化的逐步推进以及大规模、远距离输电的增加对电力系统安全稳定运行提出了更高的要求。
近年来北美以及世界范围内的几次大停电事故让我们认识到：事故的发生并不是因为继电保护和安全自动装置误动作，恰恰相反，他们都能正确动作，仍然不能避免大规模停电事故的发生，其原因就在于保护装置与安全自动装置之间缺乏相应的配合协调，基于本地量的装置难以反映区域电力系统的运行状况。
为适应电力系统发展的需要，解决现有保护、控制系统存在的问题，一种基于网络通信、多点信息综合比较判断的广域保护系统（Wide-AreaProtectionSystem,WAPS）近年来受到国内外学者的广泛关注。
1广域保护的定义及与传统继电保护区别广域保护可定义为：依赖电力系统多点的信息，对故障进行快速、可靠、精确的切除，同时分析故障切除对系统安全稳定运行的影响，并采取相应的控制措施，可提高输电线可用容量或系统可靠性，同时实现继电保护和自动控制功能的系统。
目前提出的广域保护系统可以分为2类：一类是利用广域信息实现安全监视、控制、稳定边界计算及状态估计等功能，其侧重点在广域信息的利用和安全功能的实现；另一类则是利用广域信息完成继电保护功能。
广域保护在电网保护控制中是基本定位于传统保护及SCADA／EMS之间的系统保护控制手段，国际大电网会议将广域保护的功能及控制手段等进行了定义，其动作时间范围在100ms～100S之问，如图1所示。
传统的继电保护主要集中于元件保护，以线路、母线、变压器、发电机和电动机等为保护对象。
传统保护以切除被保护元件内部故障为己任，主要通过开关动作来实现故障隔离。
各电力设备的主保护相互独立，不顾及故障元件被切除后，剩余电力系统中的潮流转移引起的后果。
比如故障元件被保护装置正确切除或正常元件被保护装置误切除后，由于功率的转移引起相邻电力元件的过载，导致过载保护动作等，这是传统继电保护的固有弊端。
基于同步相量测量技术的广域测量系统应用现状及发展前景
基于同步相量测量技术的广域测量系统的应用现状与发展前景1、本文概述随着现代电力系统的快速发展，对电力系统的监测、保护和控制提出了更高的要求。
广域测量系统（WAMS）作为一种新型的电力系统监测技术，通过相量测量单元（PMU）实现对电力系统状态的实时准确监测。
本文旨在概述基于同步相量测量技术的广域测量系统的应用现状，并探讨其未来的发展前景。
文章首先介绍了同步相量测量技术的基本原理和广域测量系统的结构组成，阐述了PMU在电力系统中的应用优势。
此外，本文还详细分析了广域测量系统在电力系统中的应用现状，包括其在电力系统稳定性控制、故障检测与定位、动态状态估计等领域的应用。
本文还探讨了广域测量系统在实际应用中面临的挑战和问题，如实时数据传输和系统的高可靠性要求。
本文在分析现状的基础上，进一步探讨了广域测量系统的未来发展趋势。
随着智能电网建设的不断推进，广域测量系统将在电力系统的运行、控制和保护中发挥更重要的作用。
未来的研究将集中在提高广域测量系统的数据处理能力，增强其抗干扰能力，并扩大其在电力系统中的应用领域。
同时，随着大数据、云计算和人工智能技术的发展，广域测量系统将朝着更智能化和自动化的方向发展。
本文探讨了基于同步相量测量技术的广域测量系统的应用现状和未来发展前景，旨在为电力系统的稳定运行和智能化发展提供理论支持和技术参考。
2、同步相量测量技术的基本原理和技术特点相量测量单元（PMU）的基本原理和技术特点同步相量测量技术，也称为相量测量单元（PMU）技术，是电力系统动态监测和分析的重要工具。
其基本原理是通过高速、高精度的数据采集和处理技术，实时获取电网中各节点的电压、电流相量信息，从而实现对电网运行状态的实时监测和准确分析。
PMU的基本原理可以概括为：通过使用高精度模数转换器（ADC）对电网的电压和电流信号进行采样，使用傅立叶变换（FFT）或卡尔曼滤波等数字信号处理算法将模拟信号转换为数字信号。
对采样的数字信号进行分析和处理，提取电压和电流的振幅、相位等相量信息。
基于PMU的广域电网相量测量系统概述
第 ２） 第 １ 期 （卷 ２ ２０ ０ ７年 １ ２月
广 东 电 力
ＧＵＡＮＧＤ０ＮＧ Ｅ （ Ｉ Ｃ ｏＷ Ｅ ＬＥ ＲＩ ｐ Ｒ
Ｖｏ ． （ １ ２）Ｎｏ １ ．２
Ｄｅ ． ０ ｃ ２０ ７
文 章 编 号 ：０ ７２ ０ ２ ０ ）２０ ２ —４ １０ —９ Ｘ（０ ７ １－０ ６０
基于 Ｐ ＭＵ的广 域 电 网相 量 测 量 系统概 述
张爽
（ 东省 电 力设 计 研 究院 ，广 州 ５ ０ ０ ） 广 １ ６ ０
摘要 ：随着电力 系统 的发展和对安全稳定性要 求的不断提 高，传统 的以 Ｓ ＡＤＡ Ｅ Ｃ ＭＳ为代表的基 于稳 态的监控
系统 将 难 以 满足 实 时性 的要 求 ，而 基 于 相 量 测量 装 置 （ ＭＵ） 电 网广 域 测 量 系 统 （ Ｐ 的 ＷＡＭＳ 却 能 很 好 地 解 决 电 力 ）
中 图 分 类号 ：Ｔ １ Ｍ７ １
文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｏｖ ｒ ｉｗ ｆ ＰＭ Ｕ－ ａ ｅ ｉ ｅ Ａｒ ａ Ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔＳ ｓ ｅ ｏ ｗｅ ｔ ｒ ｅｖｅ ｏ ｂ ｓ ｄ Ｗ ｄ ｅ ａ ｕ ｅ ｎ ｙ ｔ ｍ ｆ ｒ Ｐｏ ｒ Ｎｅ ｗｏ ｋ
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基于WAMS的监控技术概况
基于WAMS的监控技术概况1 WAMS基本概念广域测量系统是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实时动态监测和分析，为电力系统实时控制和运行服务的系统。
广域测量系统可以实时监测广域系统的动态行为、状态量（输电线路的传输功率等），对系统的各种特征（包括故障、潜在故障等）进行检测、辨识，早期预测系统的问题，并对电力系统运行计划、操作、控制过程进行优化。
传统对系统稳定性的估计是基于系统动态方程的求解，发电机的功角主要通过潮流方程的求解得出，求解的复杂性迫使我们对方程做出一系列的简化，而简化的方程不能实现在线实时评估。
电压相量及功角状况是系统运行的主要状态变量，同步相量在电力系统分析、监测、控制等领域起着重要的作用。
相量分析是分析交流电网的重要工具，相量的变化可以精确地描述电力系统运行状态的变化。
同步测量的频率可以用来预测电网中各节点相对角的趋势，提高判断系统运行稳定性的速度和精度。
通过广域测量，可以根据已有的同步数据对未来的状态作一个自回归估计，进而对整个系统的运行状态做出评估，在这个基础上，有可能实现秒级的稳定预测。
在此基础上，采用（手动或自动）有效保护和控制决策（切机、切负荷、解列等）改善系统的暂态稳定性将会容易得多。
2 WAMS技术发展概况（1）美国西部电网（WECC）的WAMSWECC的WAMS包括BPA、SCE和加州ISO电网，三个地区的相量数据集中器之间相互连接，总共有77台采集设备，其中47台PMU，20台基于PC的相量测量设备PPSM，10台其它测量设备。
系统共监视约1200个信号。
WECC的WAMS系统有三步目标：第一阶段：应用同步测量技术提高电力系统的可靠性；第二阶段：开始加强广域测量系统和运行、控制的联系；第三阶段：管理、使用广域测量系统的信息。
WECC的广域测量系统目前实现了系统的动态扰动监视，其中包括实时连续测量监视和事件记录，另外，该系统具有强大的分析建模功能。
广域系统
广域测量系统前言（引言）随着电力系统总容量的不断增加、网络结构的不断扩大、超高压长距离输电线路的增多以及用户对电能质量要求的逐渐提高，对电网的安全稳定提出了更高的要求。
建立可靠的电力系统运行监视、分析和控制系统，以保证电网的安全经济运行，已成为十分重要的问题。
近来受到广泛关注的广域测量系统（Wide-area measurement system，WAMS）可能在一定程度上缓解目前对大规模互联电力系统进行动态分析与控制的困难。
1．WAMS在国内外的应用情况20世纪90年代初期，基于全球定位系统(GPS)的相量测量单元PMU的成功研制，标志着同步相量技术的诞生。
美国NYPA(New York Power Authority)于1992年开始装设相量测量装置，除了用于相量测量以外，还用于系统谐波监测、系统扰动监测[1]。
韩国2002年9月投运8台PMU设备组成集中式系统，PMU数据更新速率为10Hz，每15min完成l次预想事故的稳定计算，实现暂态稳定控制。
西班牙Sevillanade Eleetrieidad电力公司专门使用WAMS测量的电压相角及幅值，大大简化状态估计。
我国PMU的研究起步于1995年，中国电力科学研究院引进台湾欧华科技有限公司的ADX3仪旧电网功角监测系统，从1995年开始组建了南方电网、华东电网、国调阳城——江苏输电线、福建——华东联络线实时功角监测装置。
电网广域监测系统采用同步相角测量技术，通过逐步布局全网关键测点的同步相角测量单元（PMU），实现对全网同步相角及电网主要数据的实时高速率采集。
采集数据通过电力调度数据网络实时传送到广域监测主站系统，从而提供对电网正常运行与事故扰动情况下的实时监测与分析计算，并及时获得并掌握电网运行的动态过程。
WAMS作为电网动态测量系统，兼顾了SCADA系统和故障录波系统的功能。
其前置单元相量测量装置PMU能够以数百Hz的速率采集电流、电压信息，通过计算获得测点的功率、相位、功角等信息，并以每秒几十帧的频率向主站发送。
广域相量测量系统综述
广域相量测量系统综述[摘要]本文首先对广域同步相量测量系统（WAMS）进行了简要介绍，然后对其主要单元PMU的基本原理和结构进行了论述，最后对WAMS在电力系统各方向的应用进行了阐述。
[关键词]电力系统；相量测量装置（PMU）；广域相量测量系统（WAMS）引言随着特高压输电和“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，将引起低频振荡，电力市场进程的不断推进使得某些断面经常运行在接近于满负荷或满负荷状态，电力系统运行的复杂程度日益增加，电网安全问题日益突出，使得对电力系统的稳定性要求也越来越高。
传统的SCADA／EMS调度监控系统，由于缺少电力系统不同地点之间的基准时间，所以只能用于电力系统的稳态特性分析，难以实现系统的实时动态特性分析。
基于PMU的广域测量系统（wide Area Measurement System，简称WAMS），利用成熟的GPS技术，能够为全系统提供准确的基准时间，能够实时地反映全网系统的动态变化，对系统的安全稳定运行起到了重要的作用。
1.广域电网相量测量系统的发展国外对于PMU的研究起始于20世纪80年代的美国，1983年美国GPS的出现，为相角测量提供了时钟精度上的保证。
1993年美国研发出了第一台PMU，标志着同步相量技术的实用化。
美国西部电力系统协调委员会（western System Coordinating Council简称WSCc）已经基本建成了以PMU为基础的WAMS，投入了近百个PMU。
1997年法国电力公司计划组建基于PMU的协调防御控制系统。
1995年前后国内开始了对PMU的研究，率先开始该领域研究的是清华大学电机工程系，1997年同黑龙江东部电网合作，安装了7个PMU。
近年，随着GPS技术和通讯技术的快速发展和不断完善，加快了PMU应用的发展，全国各大电网正在实施或已部分完成庞大的WAMS。
2.PMU基本原理及结构基于全球定位系统（GPS）的相量测量单元PMU具有传统数据采集系统的功能，即对电流、电压等电气量的幅值和频率的采集，同时还具有传统数据采集系统无法实现的功能：对相角的采集。
第2章 广域同步相量测量技术
第2章广域同步相量测量技术同步相量技术能够利用GPS信息同步地采样模拟电压、电流信号，可以得到电压和电流信号的幅值和相角，被认为是电力系统未来最重要的测量技术。
同步相量技术的特性：（1）它能够提供时间同步的次秒级采样数据，典型的每秒10，25或60个采样值。
可用于电力系统广域实时动态监测、稳定监测、稳定裕度监测，同时也可以提高状态估计，实施广域控制与保护等功能。
(2) 传统的SCADA系统是基于稳态潮流分析，因此无法观测系统的动态特性。
而同步相量技术通过采集次秒级的同步相量数据能够观测电力系统的动态行为。
（3）同步相量数据可以使得局部母线测量信息用于电网的广域动态显示，因此可以实现分布式传感和协调控制；（4）同步相量测量可以直接提供次秒级的相角信息。
这些相角数据传统上是通过状态估计得到的，一般每5分钟更新一次。
（5）同步测量信息能够提高事故后扰动分析能力。
为了实现同步相量测量，IEC制定了IEC 1344－1995规约，而后进行了修正，并在2005年形成IEC C37.118-2005规约，该规约对非额定频率的信号进行了详细的定义。
系统必须要能够接收具有高精度、可靠的时钟信号。
目前，世界上共有四大卫星定位系统：美国GPS、欧洲伽利略GALILEO、俄罗斯的格洛纳斯GLONASS和我国的北斗卫星导航系统。
美国的全球定位系统（GPS）使用21+3颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星导航系统。
每颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。
卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。
这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
欧洲“伽利略”系统与GPS相比，有较大的不同。
“伽利略”计划是一种中高度圆轨道卫星定位方案。
该系统总共发射30颗卫星，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补卫星。
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广域相量测量系统综述
[摘要]本文首先对广域同步相量测量系统（wams）进行了简要介绍，然后对其主要单元pmu的基本原理和结构进行了论述，最后对wams在电力系统各方向的应用进行了阐述。
[关键词]电力系统；相量测量装置（pmu）；广域相量测量系统（wams）
引言
随着特高压输电和“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，将引起低频振荡，电力市场进程的不断推进使得某些断面经常运行在接近于满负荷或满负荷状态，电力系统运行的复杂程度日益增加，电网安全问题日益突出，使得对电力系统的稳定性要求也越来越高。
传统的scada／ems调度监控系统，由于缺少电力系统不同地点之间的基准时间，所以只能用于电力系统的稳态特性分析，难以实现系统的实时动态特性分析。
基于pmu的广域测量系统（wide area measurement system，简称wams），利用成熟的gps技术，能够为全系统提供准确的基准时间，能够实时地反映全网系统的动态变化，对系统的安全稳定运行起到了重要的作用。
1.广域电网相量测量系统的发展
国外对于pmu的研究起始于20世纪80年代的美国，1983年美国gps的出现，为相角测量提供了时钟精度上的保证。
1993年美国研发出了第一台pmu，标志着同步相量技术的实用化。
美国西部电
力系统协调委员会（western system coordinating council简称wscc）已经基本建成了以pmu为基础的wams，投入了近百个pmu。
1997年法国电力公司计划组建基于pmu的协调防御控制系统。
1995年前后国内开始了对pmu的研究，率先开始该领域研究的是清华大学电机工程系，1997年同黑龙江东部电网合作，安装了7个pmu。
近年，随着gps技术和通讯技术的快速发展和不断完善，加快了pmu应用的发展，全国各大电网正在实施或已部分完成庞大的wams。
2.pmu基本原理及结构
基于全球定位系统（gps）的相量测量单元pmu具有传统数据采集系统的功能，即对电流、电压等电气量的幅值和频率的采集，同时还具有传统数据采集系统无法实现的功能：对相角的采集。
图1是基于gps的pmu基本原理结构图，其基本原理为：gps接收器接收来自卫星的信号，输出1pps（1个脉冲每秒）信号给锁相振荡器，锁相振荡器用分频方法将其划分成采样脉冲，对输入模拟量进行同步采样，采样值经滤波器处理然后传送给模数转换器a／d，转换后的数字信号传送给微处理机，用快速傅里叶算法计算出基频相量，用对称分量法将三相向量变换为三序相量，最后pmu将正序分量、时间标记等传送给调度中心。
3.广域电网相量测量系统的应用
基于pmu的广域测量技术发展迅速，近年来已经在很多方面得到了应用，主要包括电力系统状态估计、低频振荡在线监测、动态
监测和广域保护。
3.1状态估计
现如今的状态估计是能量管理系统（ems）的基本内容，它根据scada采集到的电压、电流等电气量的幅值和频率的测量值，用迭代方法求解非线性方程组，求得系统状态变量的最佳估计值。
电力系统的安全约束调度、静态稳定性分析和暂态稳定性分析都依赖于状态估计的结果，若能直接测量相角，将大大提高状态估计的速度和精度，但由于没有统一的基准，相角测量难于实现。
随着全球定位系统（gps）的发展使相角测量得以实现。
同步相量测量单元pmu 借助于gps技术，直接测得系统各节点的电压幅值和相角，状态方程中的雅各比矩阵就变成了常数矩阵。
应用同步相量测量技术所得到的是电网汇总所有厂、站的正序相量，而且是确切的同步测量结果，如果不考虑坏数据，则不需要再次进行状态估计，这不仅提高了状态估计的迭代收敛速度，而且提高了结果的精度。
3.2低频振荡在线监测
随着我国各大电网的互联，低频振荡成为电力系统中的严重问题，因此，必须对平时的小干扰振荡进行连续统计分析，从而了解当前电网经常发生振荡的频率和阻尼特性，便于提前发现电网的薄弱点，有利于调整控制系统参数，及早制定校正控制预案，合理安排运行方式，有效的遏制大规模低频振荡的发生。
电力系统的低频振荡的频率波动范围一般为0.1-2.0hz，当此范围内存在较强的负阻尼或弱阻尼时，wams要能够及时发出告警信
息，并在区域图上标明异常地方，给数据平台发送触发信号，记录当前的实时数据，用于低频振荡的在线监测和分析。
因此，只有wams 能够提供统一的实时数据，才能实现低频振荡的在线分析。
数据经过中央处理器的处理，根据结果快速判别发生振荡的机组，最后对现象进行分析，得出有用信息。
3.3动态监测
传统的scada／ems系统无法实现系统的实时动态监测，是因为无法实现全网各节点电压相角和各发电机功角的测量，相角是判断电力系统稳定的重要参数，而pmu采用成熟的gps技术实现了相角的直接测量，极大地改善了系统暂态稳定的预测及控制。
当故障时，调度中心可根据各个节点的实时相角数据，分析发电机功角的变化情况，通过功角的变化趋势来预测哪个机组可能失稳并采取相应的对策，如切机、切负荷、解列等，以防止事故的进一步扩大：也可以用来进行就地控制，如励磁、调速、电容器的接入等。
3.4广域保护
广域保护系统的核心思想是：当系统发生故障时，快速隔离故障，保证系统在故障切除后能够安全稳定的运行。
不同于传统的继电保护只是通过开关的通断实现故障的切除，保证单个设备的安全，广域保护需要全网的无功、电压等信息，分析系统的当前运行状态，采取必要的措施，保证整个系统的稳定。
近年来wams系统迅速发展，除了以上高级应用外，wams还在其他很多方面像模型的有效性评估、阻尼控制、电压稳定性控制、线
路参数估计以及频率控制等有着极其广泛的应用。
如今智能电网的广泛研究给wams带来了更大的发展空间和应用方向。
4.结论
随着电力系统规模、结构和运行方式的不断改变，传统的监控策略和分析方法，难以满足电力系统安全性、稳定性和经济性的要求，基于pmu的wans的出现具有重要意义，提供了一种新的方法用于电力系统中的问题研究。
随着计算机、网络和通讯技术的不断完善，wams的发展将越来越容易，应用前景越来越广，必将取代传统的scada／ems系统。