功角测量系统

合集下载
  1. 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. 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. 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)。
时分析和实时控制,最大困难在于实时 通信和高性能实时数据库 • 广域功角测量系统的关键在于广域实时 通信
2020/4/7
实时数据库方案
• 传统的SCADA/EMS的数据刷新间隔为2~5秒,功 角测量系统的数据刷新间隔为几十毫秒
• 采用了服务器/工作站结构,减少通信传输时 间并提高实时数据库的读写速度
2020/4/7
暂态稳定分析的目标
• 根据故障前状态、给定系统结构和参数、给定 故障、给定控制措施,获得发电机的功角摇摆 曲线 XF(X,Y,U,S,P) 0G(X,Y,U,S,P)
2020/4/7
优点
可以考虑电力系统中的任何复杂模型 可以考虑电力系统中的任何控制作用 采用并行计算可达到实时的要求
• 网络物理载体采用能够提供高带宽和极短时延 的基于光放大技术的同步光纤网
• 通信协议的选择上,采用基于无确认的方式并 且能够提供良好实时服务和兼容性的ATM协议
• 对可靠性和实时通信时延进行了估算,可以满 足广域功角测量系统远程实时通信的要求
2020/4/7
• 同步光纤网采用光纤作为传输介质,其带宽可 以达到十几Gbps,因此,基本上不存在带宽 不够用的问题
2020/4/7
20
总对 回应 送某
18 16
次个 数时 的间
14 12
百的 分回 比送
10 8
(
单 位 :
次 数 所
6 4
占2
%)
0 0 5 10 15 20 25 30 35
数据从前置机发送到服务器再回送回
前置机所花费的时间(单位:ms)
通讯测试结论
• 以上测试均为前置机和服务器在同一个 网段下,通信不需要经过网关
• ATM技术采用的是异步传输,信元中继的方式 ,提供了网络恒定比特率服务,可以规定特殊 用户每单位时间获得的信元的个数,保证用户 获得固定的带宽,从根本上解决数据阻塞或丢 失的问题
• ATM技术采用的是固定大小的信元中继的方式 ,在ATM协议层的上层可以方便地运行其他协 议,如TCP/IP协议族
2020/4/7
• 综合了多种实时任务调度方法:无阻塞 方式、队列方式、共享内存方式
2020/4/7
实时数据库关系图
前置机
执行机
网络 读写 数据 操作 界面
数据库管理程序
管理界面 启动前有效
全局功角测 量系统实时
数据库
上级数 据库
分析 用读 写数 据操 作界 面
人机 交互 界面
2020/4/7
前置机
备份用读数据 操作界面
• 由服务器直接进行数据处理、分析计算、实时 控制,从而极大可能地减少数据传输的时间
• 内部各分析模块之间数据直接通过内存共享的 形式交换数据以提高效率
2020/4/7
SQL数据库 实时状态数据 稳定分析结果
控制命令
2020/4/7
服务器功能
电压电流 开关量
紧急控制 命令
实时数据库 (包含紧急控制计 算、数据广播、数据
• 第二台最短为0.5毫秒, 最长为14.9毫秒,所有 的数据在15毫秒内就能 回送回前置机
• 35万批数据仅有一批数 据未能送达服务器
2020/4/7
第一台前置机
30
25

应 20

个 时
15

的 10

送5

数 所 占
0 0

回 30

次 25

的 百
20

比 15
(
单 位 10 :
5
5
10
15
• 模拟系统实验 • 实验结论
2020/4/7
系统精度分析
• 电压幅值误差曲线 电压相角误差曲线
0.02 0.015
0.01 0.005
0 -0.005
-0.01 -0.015
-0.02 -0.025
-0.03
0.6 0.4 0.2
0 -0.2 -0.4 -0.6
1 20 39 58 77 96 11 5 13 4 15 3 17 2 19 1 21 0 22 9 24 8 26 7 28 6 1 17 33 49 65 81 97 11 3 12 9 14 5 16 1 17 7 19 3 20 9 22 5 24 1 25 7
• 控制命令发送采用了多次发送,收到确认的方法 ,以保证控制命令传送的绝对可靠性和实时性
2020/4/7
局域网实时通讯测试结果
• 百兆以太网 • 双P III 1G CPU的专用服务器 • Windows 2000操作系统 • 采用UDP协议 • 测试办法是:前置机向服务器发送数据
,当服务器接收到数据后,立即回送, 前置机计算时间差
共享的功能
电压电流 开关量
相角
实时拓扑 分析和状
态评估
实时状态数据
实时分析结果
实时稳定 分析:
功角预测
内存 共享
全局实时相 量测量: 功角实测
内存
共享 其他实时 稳定分析
服 务

实时数据库的设计
• 采用了以发电机为核心的数据组织方式 ,建立简洁而有效的关系数据库
• 采用了内存环形映射的方法,通过时标 可以直接找到实时数据在数据库中的位 置,提高了数据库搜索效率
2020/4/7
通讯测试结果
• 服务器接收并回送一 个前置机的数据
• 时间最短为0.4毫秒 ,最长为15.5毫秒, 99.995%的数据在10 毫秒内就能回送回前 置机
• 所有的25万批数据均 能正常发送到服务器
而不会出错
2020/4/7
40
总 回
对 应
35
送 次
某 个
30
数 时 25
的间
百 的 20
分回
比 送 15
(
单 位 :
次 数 所 占
10 5
%)
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16
数据从前置机发送到服务器再回送回前置
机所花费的时间(单位:ms)
通讯测试结果
• 在服务器同时接收并回 送两台前置机的数据
• 第一台最短为0.3毫秒, 最长为13.3毫秒,所有 的数据在15毫秒内就能 回送回前置机
缺点
计算结果严重依赖于电力系统模型和参数 对于发展型故障无法实现连续实时控制
是否可以直接测量相位或功角?
2020/4/7
功角测量系统的目标
• 实时地完成电力系统机电暂态信息(包括电压 、电流、功率、功角)的提取、传输、处理和 控制
• 性能指标希望达到信息的提取、传输、处理周 期在30~50ms之间,从而使各种暂稳分析算法 可以获得系统实时的状态
历史数据库
电力系 统分析
软件
局域网实时通信方案
• 网络设计采用复合网络拓扑的方式,防止数据阻 塞
• 在通信子网服务质量良好的情况下,通信协议的 选择采用基于无连接方式的UDP协议,保证通 信可靠性和快速性
• 软件设计方面,采用多媒体定时中断和非阻塞通 信模式,提高系统的实时性,降低服务器的负荷 ,保证系统运行的同步性
第二台前置机
%)
0
0
5
10
15
数据从前置机发送到服务器再回送回前置机
所花费的时间(单位:ms)
通讯测试结果
• 当采用TCP协议,在 百兆以太网上,服务 器同时接收并回送两 台前置机的数据
• 由于共用同一信道, 进行数据传送时均受 到了对方的影响,第 二台前置机甚至出现 了一次250.4毫秒的 回送时延
2020/4/7
单机无穷大实验
7 j18 8 LN7
K3 LN5 LN6 K2 LN3
j9 j9
j8
9
3 G3
2020/4/7
发电机相对无穷大功角曲线
出力5763W,短路0.2秒
2020/4/7
Hale Waihona Puke Baidu
出力8350W,短路1秒 出力5906W,短路1秒
G1 1 G5 2
四机无穷大系统实验
5 LN1
7
8
广域实时通信方案实现示意图
源网络终端
TCP/IP等 高层协议
目标网络终端
高层协议以端到端的方式运行
TCP/IP等 高层协议
ATM层 同步光纤网络
数据流
ATM层 同步光纤网络
2020/4/7
光纤通信的特点
• 传输频带宽,通信容量大(一般为10G的频带 ,如果采用光孤子技术,频带可以达到100G 甚至1T)。
2020/4/7
上层网络技术:ATM网络——特点
• ATM技术本质上是一种无确认的协议,数据传 输不需要确认,免去了确认所需要的时延;
• ATM技术采用的是异步传输的方式,可以为多 个用户提供任意带宽的多种实时和非实时服务 (当然,有两个前提条件:1,你要有足够的 钱去购买你所需要的服务和带宽;2,带宽需 求不能超过ATM网所提供的总带宽)。当前标 准的ATM网络的总带宽为155.2Mbps和 622.4Mbps两种。但是,俄亥俄州立大学多媒 体网络实验室100G的ATM网络的原型已经开 发出来了(仅仅是原型,还没有应用于商业)
• 损耗低,无中继距离可以达到100KM。 • 中继对时延影响很小,而且可靠性也要高(和
微波比较,光电转换的速度很显然超过调制解 调的速度,而采用掺铒光纤放大器的光中继技 术几乎不会产生什么积累误差)
2020/4/7
光纤通信系统示意图
电端机
LD
光端机
光 纤
光中继器
PIN
光 纤
光端机
电端机
2020/4/7
。 2020/4/7
ATM原理示意图
ATM network allocates a constant number of cells per unit time
• 如果经过网关甚至广域Internet网传送数 据,由于无法保证和其它数据竞争带宽 时,广域功角测量系统的数据能够被优 先处理,同时,广域Internet网的网络状 况不稳定,这时无论采用TCP或UDP方 案,都是不可行的
2020/4/7
动模实验
• 系统精度分析 • 动模实验机组
– 1、3、5、6号四台模拟发电机 – 2号模拟无穷大系统 –线路、母线、开关、负荷
两机系统实验
7# 6# 2
5# 4# 8# 9#
3
5 1#
8
4 G3
2020/4/7
两机相对功角曲线
三相短路故障 0.3秒后切除
三相短路故障 2020/4/7 0.15秒后切除
无SMES
3#-1#:红 5#-1#:绿 6#-1#:蓝
有SMES
2020/4/7
SMES装置的作用
实现广域功角测量系统的关键技术
5#-3#:红 6#-5#:绿 6#-3#:蓝
发电机相对功角曲线(失稳)
3#-1#:红 5#-1#:绿 6#-1#:蓝
三相短路故障, 切除时间0.8秒
发电机出力
1#:7387W 3#:7534W 5#:3020W 6#:2316W
2020/4/7
5#-3#:红 6#-5#:绿 6#-3#:蓝
G1 1
• 广域功角测量系统从理论到具体实现,已经没有困难 • 广域功角测量系统的应用前景巨大 • 实现广域功角测量系统的关键技术—广域实时通信 ➢ 虽然已经做了许多工作,但都没有真正实现广域实时
通信 ➢ 现有的电力通信网仅满足EMS的需要,数据刷新时间
为几秒
2020/4/7
广域实时通信方案
• 网络拓扑上采用星形的中央服务器集群—多智 能客户机组模式
• 为电力系统的暂态快速分析、暂态控制和紧急 控制提供有效的理论支持和实时决策平台。
2020/4/7
功角量测系统的特点
• 取消了参考站,在服务器上得到的各发电机功 角都是相对于GPS提供的同步旋转坐标轴系, 这样功角都是实际系统中的实测数据;
• 数据传输是连续实时进行的,也就是说,前置 机测量的数据是实时发送,服务器上的数据是 实时刷新的,刷新周期是30~50ms;
• 光放大技术可以使中继放大过程全部采用光— 光转换,光信号可以传输几百甚至上千公里而 无需进行电再生,消除了光纤通信的瓶颈
• 采用光纤通信,不受气候、外界电磁干扰和噪 声的影响,抗干扰能力极强
• 电信部门和电力部门均有自己的光纤通信网
2020/4/7
• ATM技术本身是一种基于无缝连接的协议,避 免了传输过程中进行路由选择
同步光纤网
• 能够兼容欧洲,北美和日本的三大准同步数字 系列;
• 统一的光接口标准,减少和简化了接口种类; • 使用字节复用,适用于数字交换;采用模块化
结构,有很强的网络调度管理功能; • 支持ATM网络,窄带和宽带综合业务数字网。
我国现在正在建设的骨干网就采用的是同步光 纤网的技术,它将成为下一代Internet的基础 。也将成为广域功角测量系统的主干通信网。
• 能够得到系统中任意两台发电机的相对功角供 广域稳定控制策略分析使用。
2020/4/7
广域功角测量系统的结构
2020/4/7
功角量测系统配置图
2020/4/7
功角测量系统的特点和困难
• 最大特点是实现功角测量和实时性 • 功角测量由PMU完成,最大困难在于精
确对时和同步采样 • 实时性涉及到实时采集、实时传输、实
LN7
6 LN3
K1 LN5 LN6 K2 LN2
LN4
K3
9
3 G3 4 G6
2020/4/7
发电机相对功角曲线(稳定)
3#-1#:红 5#-1#:绿 6#-1#:蓝
三相短路故障, 切除时间0.48秒
发电机出力
1#:7313W 3#:7229W 5#:2918W 2602#0/:4/7 1516W
相关文档
最新文档