WAMS的主站

起振阶段：频率 起振阶段：频率0.883 衰减 0.06
持续阶段：频率 持续阶段：频率0.845 衰减 -0.01
结束阶段：频率 结束阶段：频率0.913 衰减 -0.05
2005年10月29日三峡振荡 年 月 日三峡振荡
万县对获 嘉角度 三峡左一对 获嘉角度 斗笠对获 嘉角度
WEB发布服务 发布服务
休息15分钟， 休息 分钟，提问 &回答 分钟 回答
WAMS技术创新和展望 技术创新和展望
WAMS的定位 的定位 《电力系统中的三项目前沿课题》1997
– 柔性交流输电技术（FACTS) – 智能控制 – 基于GPS的新一代动态安全监测系统
WAMS应用方向落实三个结合
– 与动态监测结合 – 与系统参数辨识结合 – 与安全稳定控制系统结合
命令帧 传递主站和子站之间的指令及其确认信息 常用指令包括：
– 主站 PMU PMU：开始发送数据，停止发送数
据，上传CFG1，接收CFG2，上传CFG2，触 发记录 – PMU 主站：确认命令
WAMS数据通信建立过程 数据通信建立过程
主站
发起连接 下发CFG2 发送命令 建立管理管道 CFG2帧 “开启实时数据传输” 建立数据流管道 接受连接 接收数据 …. 接受连接请求 接收CFG2 接收命令 发起连接 按照CFG2的要求,发送 实时数据
实时数据库配置工具
通信CFG2配置工具 配置工具 通信
召唤CFG1 构造CFG2
CFG2映射到实时数据库 映射到实时数据库
数据共享方式 方式一：
– 一个子站同时向多个主站发送数据 – 聊城（华北＋山东），辛安（国调＋华北）
方式二：
– 主站互联交换数据， – 主站应配置WAMS主站互联网关 – 国调＋华北＋东北WAMS互联系统
WAMS的定位 的定位
2005年国网公司系统经历了多起低频振荡事故 2005年12月国调召开WAMS使用化会议要求落实 WAMS的基本应用功能
调运[2005]239号提出WAMS实用化要求: 号 调运 重点落实低频振荡实时判别、动态稳定事件报警， 重点落实低频振荡实时判别、动态稳定事件报警，为事故 分析准备动态稳定数据；实现与SCADA/EMS的互连，传 分析准备动态稳定数据；实现与 的互连， 的互连 送报警信息、分析结果及稳态数据 逐步实现双处理模式 逐步实现双处理模式. 送报警信息、分析结果及稳态数据;逐步实现双处理模式
实时动态监视 WAMS互联
– 调度员应关心相邻电网或电网边界对侧的运行 情况 – 开始进入工程实施阶段，是充分发挥WAMS 优势的重要基础工作 – 新建WAMS主站应配置互联网关 – 通信速度可到50次/秒
仿真模型修正
已经实现仿真计算结果与实测结果比对 缺乏有效手段，指导运行方式人员修正仿真计算模型。 多采用人工试凑的方法。 修正仿真计算模型是一个长期的工作，靠一两次故障实 测是不能彻底解决问题的。 应结合修正方法的发展，建立仿真模型修正工作的管理 规范。
标准化
– PMU通信协议标准化，促进了PMU的推广使 用 – WAMS主站系统数据服务标准化，将促进 WAMS主站应用技术的发展。
PMU的发展 的发展
PMU可能会逐步融入厂站监控系统中 特别是数字式CT和PT的发展，将推动厂站监控系统把 “同步测量技术和相量测量技术”作为其支撑技术之一。 时钟同步性要求会普遍提高，对GPS信号的依赖问题将 变得很突出，应寻找更安全的授时方式。 相量测量技术应研究解决暂态过程中的计算问题，可推 动PMU技术应用于继电保护设备和安全稳定控制系统
通信质量管理工具 通信状态监视 通信路由检测 通道数据监视 通道报文记录和分析
通信状态监视
通道路由检测
通道数据监视
通道报文记录和解析
实时数据服务器 实时数据库：
– 以时标为索引组织数据 – 数据时间间隔10ms – 缓存10s数据，过期数据放入历史数据库
实时数据库配置工具 实时数据库浏览工具 历史数据入库服务 扰动数据入库服务
华北WAMS工程背景和实施情况（2） 工程背景和实施情况（ ） 华北 工程背景和实施情况
鉴定
– 2005年1月通过专家评审 – 华北电力集团公司科技一等奖 – 国家电网公司科技三等奖 – 中国电机工程学会电力科技三等奖
升级
– 根据《电力系统实时动态监测系统技术规范》（修订）升级主子 站通信协议
PMU入网检测
WAMS数据通信协议 数据通信协议 依据
– 《电力系统实时动态监测系统技术规范》（第 一次修订）2005.7 – 《华北电网实时动态监测系统技术规范》2004 – 《华北电网实时动态监测系统命名规范》2006
WAMS通信帧类型 通信帧类型 数据帧: PMU 配置帧 CFG1: PMU 配置帧 CFG2: PMU 命令帧: PMU 头帧：PMU 主站 主站 主站 主站 主站
格式（共16字节）
– “站名4-元件名7-类型 3”
配置帧CFG2 配置帧
主站根据CFG1产生，下发给PMU； 规定PMU实际传输的数据集合和传输速度； PMU根据CFG2生成数据帧发送给主站； 可根据主站召唤，从PMU传送到主站。 PMU 格式与CFG1一致。 1个PMU可以有多个CFG2，分别对应不同的主站
WAMS的定位 的定位
不能对WAMS的期望值过高，错误认为WAMS可以解决 所有稳定问题。 应在充分认识WAMS数据“同步和快速”的特点基础上， 区分哪些是WAMS可以做和应该做的，哪些是WAMS做 不到的或没有WAMS也可以做的。 不能对WAMS的全盘否定，要充分认识到WAMS应用的 深化是与电力系统稳定研究的突破密切联系的，将有一 个较长的发展时期，不是一蹴而就的。 WAMS的应用研究必须与生产实践紧密结合，需要运行 单位的支持，需要一个相对自由的发展环境。
实时动态监测主站系统
吴京涛， 吴京涛，2006.4 北京
内容提要
华北电网WAMS现状（60分钟）
– 工作汇报 – WAMS主站体系结构和功能 – WAMS相关技术规范
（休息15分钟） WAMS技术创新与发展（30分钟）
– WAMS的功能定位 – 与WAMS相关的创新
华北WAMS工程背景和实施情况（1） 工程背景和实施情况（ ） 华北 工程背景和实施情况
稳定控制
近期最有希望实现的是以抑制低频振荡的阻尼控制。 目前多停留在理论研究阶段，尚未出现系统化的工业实 现方案。 应进行持续的深入研究，是WAMS生命力的最主要来源。
主站其他 考核电网一次调频 三态数据整合 统一数据平台 现阶段，应多关注WAMS技术与解决电力系 统稳定问题的关系，支撑作用的创新，让 WAMS的应用研究自由充分发展。
实时数据库配置工具
配置PMU信息 配置实时库的数据间隔和厚度 配置扰动数据存储提前量
实时数据库浏览工具
历史数据入库服务
连续入库服务
– 数据记录密度：100ms – 记录覆盖周期由磁盘阵列容量和数据量决定 – 历史库容量管理工具
扰动记录服务
– 接收触发起止消息； – 记录提前量可达60s； – 记录持续时间可以数分钟； – 数据记录密度：10ms； – 生成数据记录事件索引。
振幅30MW 振幅30MW
振荡频率0.35Hz 振荡频率0.35Hz
2004年5月29日神头机组甩负荷 年 月 日神头机组甩负荷
盘山， 盘山，姜家营频率 大二频率
2006年4月3日山东运河厂切机 年 月 日山东运河厂切机
外送河北50MW 外送河北50MW
辛聊线有功（MW） 辛聊线有功（MW）
13s
配置帧
CFG1
– 由PMU产生，表明PMU可以传输的最大数据集合； – PMU根据CFG1生成就地连续动态数据记录； – 根据主站召唤，从PMU传送到主站。 – 格式（内容）：
• 各相量数据的名称和转换系数，各模拟量的名称和转换系数。
– 1个PMU只有1个CFG1.
华北WAMS通信命名规则 通信命名规则 华北
广域测量系统应用概述
稳定预决策系统 统一数据平台 状态估计 低频振荡监测 动态预警 扰动识别 仿真模型修正 事故原因调查 主站
实时动态监测
离线数据分析
PMU
PMU
安全稳定控制
策略表控制 阻尼控制 解列控制
实时动态监测 低频振荡检测
– 对单一曲线（功率、频率、电压幅值）的判断 较成熟，可以给出振荡报警信息。 – 综合判断能力不足，不能估计出振荡源的位置 – 算法的可靠性和选择性需进一步提高：
动态过程监视 为调度员监视查看系统实时运行状态服务 表现相对角度和动态过程 数据刷新间隔100ms
母线相对角度监视（ ） 母线相对角度监视（1）
母线相对角度监视（ ） 母线相对角度监视（2）
母线相对角度监视（ ） 母线相对角度监视（3）
功率分布监视
动态曲线图（ ） 动态曲线图（1）
动态曲线图（ ） 动态曲线图（2）
前置机
高级应用 服务器
百度文库
分析/维护 分析 维护/ 维护 图形工作站
系统功能
GPS
WAMS主站实时数据流 主站实时数据流
高级应用 服务器
隔离装置 通信前置 服务器 实时数据 服务器 历史数据 服务器 工作站
WEB 服务器
通信前置服务器 功能：
– 接收PMU子站实数据； – 向PMU子站发送管理指令； – 召唤PMU子站的记录数据。
PMU
PMU数据映射到实时数据库 数据映射到实时数据库
根据子站测量的元件配置实时数据库 启动通信前置的配置工具 召唤PMU的CFG1 从CFG1中选择需要的相量和模拟量 CFG1 设置通信传输速度为100次/s 组成CFG2，下发给PMU 召唤子站的CFG2，比较主站和子站的CFG2 将CFG2映射到实时数据库
• 不能误判，不能漏判
– 应尽快把告警信息传达到调度台上
实时动态监视 相对角度监视
– 初步实现了可视化，调度员可以清楚地看到厂 站之间的相对角度 – 缺乏相对角度限制值的设定原则，缺乏调整相 对角度的调度指导规程，对相对角度与电网稳 定的关系研究不足。
实时动态监视 联合状态估计
– 国内外均有多项研究成果，联合状态估计可以 提高估计的速度，对估计的精度改善有限。 – 对国内调度运行的积极作用还不明显，是动态 EMS的后台服务功能。
立项依据
– 国电规[2000]140号《全国电网二次系统“十五”规划纲要》 – 华北电集科[2001]107号，华北电集科[2003]1号文件 – 《华北电网电力系统实时动态监测系统技术功能规范》
实施情况
– 2003年8月华北调度局与四方公司签订合作开发合同 – 2003年12月完成主站和厂站端子站的工厂验收 – 2004年3月完成全部安装调试，投入试运行
历史曲线图
厂站数据监视
发电机运行裕度监视
历史数据存储、 历史数据存储、提取和分析
数据存储方式：
– 连续数据存储
• 10次/s，无触发条件，不见断存储 • 存储周期由磁盘阵列容量决定
扰动数据存储
– 100次/s，根据触发命令启动
子站历史数据提取和追忆 主站历史数据追忆和分析
华北-东北联络线波动 华北 东北联络线波动
最大150MW 最大150MW
吸收河北100MW 吸收河北100MW
在线低频振荡检测
低频振荡检测方法
– 改进的 改进的PRONY分析 分析 – 输出信号的频率、阻 尼系数、振荡幅值、 相位
客户端曲线监视
历史数据追忆prony分析 分析 历史数据追忆
2005年9月1日华北低频振荡 年 月 日华北低频振荡
数据帧
方向：由PMU根据CFG2产生，发送到主站 作用：承载实时数据 内容：数据时标、数据质量、相量、频率和功率 传送周期：10ms，带宽占用200－500kbps
SYN FRAMSIZE PHASORS FREQ SOC FRACSEC STAT CHK
DFREQ ANALOG
DIGITAL
通信延迟 平均13ms 最小延迟9ms 最大延迟40ms
– 开发了PMU测量精度专用检测设备 – 开发了PMU通信协议专用检测软件
华北WAMS的体系结构 的体系结构 华北 华北WAMS包括三个组成部分
– 子站系统，
• PMU——同步相量测量装置 • 已经接入500kV变电站8个 • 已经接入发电厂5个
– 主站系统 – 高速通信系统
主站体系结构
历史数据 服务器 实时 服务器 WEB 服务器
2006年编制实施 规定配置帧的具体内 容：
– 每个元件的正序和三 相电压电流相量 – 每个元件的频率、频 率变化率、有功和无 功 – 发电机内电势、功角
举例
– 辛安开关站辛蔺线A线 电压相量 0XAk-000辛蔺-UAV – 崂山变2＃主变500kV 侧正序电压相量 0LSb-2#变500-U1V – 聊城变辛聊1线有功 0LCb-辛聊1线-00P