广域同步相量测量(PMU) 精品
PMU同步相量测量系统简介
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。
WAMS介绍
继电保护及故障录波数据的采样频率都在几千HZ以上，带 有时标，但是只在发生故障时采集故障点附近的数据，记录数 据只是局部，并且待续时间短，通常在数秒之内，难以用于对 全系统动态行为的监视和分析。
✓ 发电机功角的计算
一般测量发电机功角的方法有3种： ①利用发电厂或变电站测量的电压、电流和功率计算出功角； ②利用键相脉冲检测转子的位置； ③利用转速信号计算功角。
相量概念
正弦信号：
xt 2X sint
采用相量表示为：
X = Ｘ e jφ ＝X cosφ + jX sinφ
相量由两部分组成，即幅值X（有效值）和相位φ，用直角 坐标则表示为实部和虚部。所以相量测量就必须同时测量幅值 和相位。
✓ 对静态稳定监视来说，相角测量将为SCADA系统增加一个新的 数据状态量，加快潮流计算的速度。
发电机功角测量
✓ 功角是指发电机空载电势相量Eq与机端电压U 之间的夹角。同步 发电机并网运行后，其功角δ 是用来观察和判断该机组和电力系统并 列运行稳定性的一个很重要的状态量。正常状态发电机功角在30度左 右运行，当功角在90度时是极不稳定的状态，稍有波动过一点就不能 再同步了。
GD GD GD GD T2 U3
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
PMU1
PMU2
➢ 利用GPS的秒脉冲作为统一的时间参考点，测得输电线两端的
电压相量为 U11,U22, 1 2
➢ 两地相角差δ实际上是指在同一时刻两个节点正序电压的相角 差，它是系统运行的重要状态变量之一。利用这个角度，可以得 知两端电力潮流的方向与大小；相角差的大小也反映了静稳裕度 的大小，它的周期变化就表明系统发生了功率振荡。
同步相量测量(PMU)系统改造与应用
同步相量测量(PMU)系统改造与应用作者：李丹来源：《城市建设理论研究》2013年第28期摘要：同步相量测量就是在电厂和变电站实时测量相角（包括发电机的功角和母线电压相角）等电气参量，利用全球定位系统(GPS)实现时钟同步,并把打上时标的电气参数利用高速数据通道传输到调度中心的调度自动化系统。
使相关运行人员实时监视系统母线电压向量和发电机的功角变化；同时，由于提供了精确实测的电网状态参数，可以使以前只能离线计算的电力系统稳定分析等更准确地用于实时计算，从而实时地进行动态安全分析，对运行的电力系统实现预防性控制、紧急控制。
关键词：同步相量测量；实时测量；GPS；数据传输；动态安全分析中图分类号：P228.4文献标识码： A前言随着电力系统规模的日益壮大, 现代电力系统的结构及运行方式也日趋复杂，为保证电力系统的稳定运行，可靠、动态实时的监控具有十分重要的意义。
目前主体的监测手段集中于稳态和局部监控阶段,电网的实时动态同步量测工作,对于系统的运行调度来说缺少有效的监测管理平台。
同步相量测量装置是电力系统实时动态监测系统的基础和核心，它能为电力系统的安全稳定运行提供有力的监测手段，同步相量测量装置利用高精度的GPS卫星同步时钟实现时钟同步,并把打上时标的电气参数利用高速数据通道传输到中调，使相关人员实时监视系统母线电压向量和发电机的功角变化，极大提高电力系统的监控水平和稳定运行水平。
同时通过同步相量装置将有时标的一次调频信息、发电机及励磁系统电气量信号上传到中调，提高电网对各厂站发电机监视功能，有利于电网异常运行情况分析。
一．我厂PMU现状我厂有四台发电机组，其中1号机和2号机为两台220MW机组，3号机和4号机为两台300MW机组，四台发电机全部采用三级励磁方式。
原同步相量测量装置采用河海大学与河南省电力公司共同开发生产同步相量测量装置，于2003年投入运行。
原系统主屏安装在#2机电气保护室，配有相量测量装置主机、GPS授时单元和#1机相量测量单元及#2机相量测量单元。
SSM 550系列同步相量测量装置 PMU介绍
电力系统同步相量测量单元（PMU）应用和维护
电力系统同步相量测量单元（PMU）应用和维护莫荣辉【摘要】With the rapid economic development, electricity demand is rising, the grid has entered the stage of“ultra high voltage,large power grid interconnection, big power”.In order to improve the level of power system dynamic monitoring,ensure the safe and stable operation of power grid,this paper improve the synchronous phasor measurement unit PMU device stability and reliability of the power system, the synchro-nous phasor measurement unit (PMU) of daily maintenance and equipment clock patrol,and make full use of the characteristics of synchronized phasor measurement unit PMU data the synchronous phasor measurement unit, play the role of PMU.%随着经济的快速发展，电力需求不断提升，电网已进入“特高压互联、大电网、大电源”的发展阶段。
为了提高电网的动态监视水平，保证电网安全稳定运行，本文提出切实提升同步相量测量单元PMU装置的稳定性和可靠性，对电力系统同步相量测量单元（PMU）时钟的维护和设备的日常维护巡视，并提出充分利用同步相量测量单元PMU动态数据的特点，发挥同步相量测量单元PMU的作用。
PMU(同步相量测量装置)的检测技术 及误差处理措施分析
PMU(同步相量测量装置)的检测技术及误差处理措施分析摘要：同步相量测量装置是一种新型检测技术，其可以对动态变化的数据参量进行跟踪测量，与传统测量方法不同，同步相量检测是建立在新统计原理下的数据处理方法。
从概率统计上看，任何数据都存在一定的不可用性，如果数据呈现多种误差现象，则数据所表现的动态变化信息将会干扰技术人员核算、处理工作。
基于此，文章将结合PMU检测、误差处理内容，对其技术措施的应用重点和难点进行系统分析。
关键词：PMU（同步相量测量装置）；检测技术；误差处理；措施分析中图分类号：TM933 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）15-0090-01为加强数据对电力系统的动态监测和控制，很多发电厂都会选择安装PMU装置，创建自身的动态监测系统，在这个系统下，发电厂的工作人员可以实时搜集到电力系统中各运行设备的动态，保证其能够安全、稳定的运行。
1PMU装置1.1PMU装置功能简述PMU是承载一个运行系统在动态环境下的监测、控制工作的核心装置，其不仅可以准确探测、搜集到每个运营设备的数据信息，还能第一时间将这些信息汇总，输入到数据库中，运用强大的数据处理功能和快捷的通讯能力，将数据传导到人机界面上，供工作人员参考处理。
1.2PMU装置工作原理分析PMU装置能进行动态测量工作，在高速监测环境下，数据采样仪器和交流采样装置协同运作，在保持高准确度测量效果的同时，增强信息的交互性运用。
PMU是以绝对电量和绝对相位角为坐标，电流信号、相量数据、电压信号等多种测量参量为依据的数据处理系统。
信号可以同步完成多个信号的交流工作，误差在1μs之内。
同时，每个相量数据还会根据调度中心的控制决策，进行电气量分析。
如果电力系统的电网层出现断流现象，则该电网的动态变化特征将会以动态数据的形式表现出来。
2PMU装置与传统测量方式的差异20世纪80~90年代，随着电力系统的供电规模逐渐扩大，电力交流和传送装置咋检测方法、运行模式、管理制度等方面都发生了很大的变化。
PMU基本介绍
主要内容
一、 PMU及动态监测系统的技术背景 二、同步相量测量基础 三、PMU的功能及作用
第一节 PMU及动态监测系统的技术背景
技术背景
动态监测技术出现的背景
传统的电力系统监测手段主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故 障录波仪和侧重于监测系统稳态运行情况的SCADA系统。 但都存在不足：传统的故障录波器只能记录故障前后几秒的暂态波 形，由于数据量大，难以全天候保存，而且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，难以用于对全系统动态行为 的分析。 SCADA大约提供4秒刷新一次的稳态数据，对电网的动态状 态预测、低频振荡、故障分析等几乎不能提供任何帮助。 因此，电力学术界提出“同步相量测量理论”和“实时动态监测系统” 来解决这一问题。 在电力系统重要的变电站和发电厂安装同步相量测量装置（PMU）， 构建电力系统实时动态监测系统，并通过调度中心分析中心站实现对 电力系统动态过程的监测和分析。该系统将成为电力系统调度中心的 动态实时数据平台的主要数据源，并逐步与SCADA/EMS系统及安全自动 控制系统相结合，以加强对电力系统动态安全稳定的监控。
发电机功角是发电机转子内电势与定子端电压或电网参考点母线电 压正序相量之间的夹角，是表征电力系统安全稳定运行的重要状态变 量之一，是电网扰动、振荡和失稳轨迹的重要记录数据。
PMU的用途
4）分析发电机组的动态特性及安全峪度分析
通过PMU装置高速采集的发电机组励磁电压、励磁电流、气门开度信号、 AGC控制信号、PSS控制信号等，可分析出发电机组的动态调频特性，进行 发电机的安全峪度分析，为分析发电机的动态过程提供依据。监测发电机 进相、欠励、过励等运行工况，异常时报警。绘制发电机运行极限图，根 据实时测量数据确定发电机的运行点，实时计算发电机运行裕度，在异常 运行时告警。
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(PMU)构成及原理讲座
复常数
•
I
ω=2πf
相量为唯一矢量，随着时间变 化，相量以ω的速度旋转，形 成旋转相量，但从nT0的时间 点看，相量一直不变
其 I 为 中 ,e 相 j t为 量 旋 ,I ej 转 t为因 旋子 转 26 相
ω
U
ω0
U 0
1、如果以ω0为参考旋转矢 量，则当ω＝ ω0时，U旋 转相量等于静止不动
4、就地数据管理及显示 (1)装置的参数当地整定； (2)装置的测量数据可以在计算机界面上显示出来
22
5、同步相量数据传输 装置根据通信规约将同步相量数据传输到主站， 传输的通道根据实际情况而定，如：2M／10M／ 100M／64K／Modem等，传输通信链路一般采用 TCP/IP。
6、与当地监控系统交换数据 装置提供通信接口用于和励磁系统、AGC系统、 电厂监控系统等进行数据交换。
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(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，通过计算可获得以下数据：
a. 机端A相电压同步相量Ua/Фua ；
b. 机端B相电压同步相量Ub/Фub ；
c. 机端C相电压同步相量Uc/Фuc ；
d. 机端正序电压同步相量U1/Фu1；
e. 机端A相电流同步相量Ia/Фia ；
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国内外概况
PMU主要技术指标及国内外比较
国外
国内
开关分辨率
0.1ms
0.1ms
模拟精度
0.1%
0.1%
A/D位数
16
16
采样点/周
384
200
对时
GPS/1us
GPS/1us
通信
10M*1
10/100M*3
功能
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。
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。
《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)》要点
《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)》要点附件: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-2-2 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-3-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。
同步相量测量装置PMU构成及原理讲座 ppt课件
6
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;
四方
（CSS-200）
南瑞
（SMU-1）
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国内外概况
PMU设计思路比较
功能实现方式
相量测量+故障录波（多） 相量测量+电能质量（多） 相量测量+继电保护（多) 相量测量+RTU （少）
硬件设计方式
嵌入式采集（可靠性高）（多）
计算机插板（可靠性受制于计算机及WIN软件）（少）
通信实现方式
RS232
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
内容介绍
1. PMU国内外概况 2. PMU主要功能 3. PMU工作原理 4. PMU关键技术 5. PMU应用介绍 6. PMU测试介绍 7. 问题讨论
5
PMU国内外概况
d22**d f2**(ff0)
dt
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
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规范（试行） 华东WAMAP 河南WAMS
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
1993
1994
1Байду номын сангаас95
1996
1997
1998
1999
2000
7月和8月 美国停电 事故
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广域同步相量测量技术的发展历史
V.T与美国Microdyne 合作开发了第一台工业用 PMU, MODEL 1690。
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广域同步相量测量技术的发展历史
PMU世界应用现状
北欧 北美
俄罗斯
中欧 墨西哥
中国
印度
巴西
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巴西
37 substations
2000年起，巴西装设37个 PMU。
关注：不同制造商生产 PMU的行为正确性与一 致性。 试验示范工程： 1）DampMon: 低频振荡 监测与告警 2）StressMon：基于功角 差的负荷水平监测 3）SyncAssist: 孤岛的同 期检测 4）LoopAssist: 断路器合 闸检测
借助WAMS技术，可以得到更准确的电网动态过程
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提纲
广域同步相量测量技术
– 广域同步相量测量技术发展简史
– 国内外研究应用现状 – PMU核心技术问题 – PMU标准及测试评估 – 主站支撑系统核心技术问题
广域同步相量测量技术应用
了WAMS的研究与应用。
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广域同步相量测量技术在中国的发展（2000年以前）
相量测量算法 清华大学 华北电力大学 河海大学 GPS进入 中国电力系统
黑龙江试验系统
WAMS应用理论研究
WAMS 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
BPA采用MODEL 1690 ，组建了最早的WAMS。
Kenneth Martin
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广域同步相量测量技术的发展历史
1996年美国电网事故，通过WAMS的测量结果修正 了仿真计算模型，使WAMS的重要性得到普遍认可。 2003年美国“8.14大停电”，事后推动了WAMS应 用技术研究和系统建设，并成立了EIPP，后发展为 NASPI。 我国全国联网实施后区间低频振荡问题极大地推动
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广域同步测量技术在中国的发展历史（2000年以后）
CSS-200华北 CSS-200国调 CSS-200江苏 东北WAMS 东北大扰动试验 CSS-200广东 规范（第一修改） 2001 ADX3000福建 ADX3000四川 2002 2003 2004 CSS-200云南 CSS-200贵州 CSS-200南方
– 广域同步相量测量技术发展简史
– 国内外研究应用现状 – PMU核心技术问题 – PMU标准及测试评估 – 主站支撑系统核心技术问题
广域同步相量测量技术应用
– 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
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提纲
广域同步相量测量技术
– 广域同步相量测量技术发展简史
– 国内外研究应用现状 – PMU核心技术问题 – PMU标准及测试评估 – 主站支撑系统核心技术问题
广域同步相量测量技术应用
– 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
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1993 ADX3000引入中国
ADX3000南方电网 ADX3000华东电网
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引进台湾欧华的ADX3000
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黑龙江东部电网PMU系统