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PCS-996电力系统同步相量测量系统简介 2010.3 WAMS介绍 中国电力系统正在进行西电东送和全国联网，同时电力市场化改革也在积极推进之中。在电力工业取得长足发展同时，电力系统也面临严峻的考验。例如：电网潮流的不确定性加大,互联电网稳定性水平有下降的可能, 联络线的输送功率限制了更大规模的功率传送。因此，对电力系统信息采集和运行状态的监视提出了更高的要求。目前采用的采集的稳态数据和局部暂态数据已经不能胜任这种大范围的实时动态数据采集任务。 WAMS介绍 WAMS(Wide Area Measurement System )　广域测量系统　连续监视电网运行性能，异常的频率，低频振荡，扰动期间和扰动后的动态特性。给调度人员提供高质量的信息和分析工具，探测电网将要发生的紧急情况并降低电网事故。 PMU(Phasor Measurement Unit) 同步相量测量系统　用于电力系统同步相量测量和输出以及动态过程的记录。PMU和GPS、高速通信网络、子站和主站分析系统共同构成WAMS，实现了区域以及跨区域大电网的动态过程监测和分析。 WAMS介绍 　　WAMS系统由调度端的主站和厂站端的子站PMU装置构成，是电网动态安全检测预警系统的重要组成部分。电力系统相量测量技术就是在高精度的时钟同步下，电网各厂站端的PMU实时地测量电压和电流的相量，并实时地传送到调度端的WAMS主站，经计算分析后提供电网的相量信息，解决现有系统不能直接测量相角的缺陷；监测电网的实时动态特性，填补运行人员不能监测系统动态过程的空白。 目前的电力系统通常都建立了用于测量和监视系统稳态运行的EMS系统和测量电磁暂态过程的故障录波系统。 　　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。 WAMS系统与现运行的EMS系统、继电保护及故障录波信息系统在时间分辨率上具有明显差异，处理稳态数据的EMS系统时间分辨率为秒级，处理暂态数据的继电保护及故障录波装置时间分辨率为毫秒级，而WAMS系统主要采集、处理动态数据，因此，时间分辨率亦介于以上两系统之间，约从十毫秒到几百毫秒。因此，WAMS系统与EMS系统、继电保护及故障录波信息系统在数据上具有互补性。 同步相量测量的作用 相量的变化可精确地描述电力系统运行状态的变化。有功潮流基本上是由母线间的电压相角差来决定的，各母线电压相量是实际电网运行的状态变量。 相量分析是交流电网的重要工具，根据电压相量值可以确定系统的能量函数，其提供的频率测量值可以预测电网中各节点相对角的趋势，大大地提高判断系统运行稳定性的速度和精度。当系统受到扰动时，相角测量系统可以为励磁、调速、电容器的接入等提供反馈控制量，以便进行更有效的控制；当故障时，调度中心可根据各个点实时相角，判断出那个机组可能失稳并采取相应的对策，或者在当地根据实时相角进行控制，如切机、切负荷、解列等，以防止事故的进一步扩大。 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。 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： 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。 幅值可以用交流电压电流表测量；而相位的大小取决于时间参考点，同一个信号在不同的时间参考点下，其相角值是不同的。所以，在进行系统相量测量时，必须有一个统一的时间参考点 。 电力系统同步相量 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