广域测量系统综述.doc

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1、广域测量系统综述广域测量系统WAMS(WideAreaMeasurementSystem)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(GlobalPositionSystem)时钟同步，进行广域电力系统状态测量。传统的SCADAEMS系统中，使用RTU(remoteterminalunit)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

2、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(digitalfaultrecorder)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。而厂域测量技术使用PMU(phasormeasurementunit)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

3、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。图1XVAIMS结构1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

4、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。该系统己经通过了动模试验，各项技术指标已达运行要求，并且部分功能模块已经现场运行。而有另一篇论文提出了一个更完整的监测系统，其结构如图2所示。1主站中央处理机1

5、主站中央处理机2哎网4▼L・■■fi广上f$［上位机］…1上位机1…1上位机］t;局域网ti局域网it；TiTit下位如…I下位机］定时散采GPS卫星定时系统数採流-控制流图2WAMS结构2图2中各上位机与其相连的下位机共同组成一套基本的PMU,各PMU独立地从GPS系统得到高精度时钟并以此为基础同步进行数

6、据采集和相角测量及其他工作。釆用上下位机结构的目的是提高PMU单元对不同应用场合的适应性，下位机与上位机之间釆用高性能的局域网连接，各PMU的测量结果除按需要在本地进行适当的显示和记录外，必要的信息通过广域网送到主站中央处理机进行集中处理，该系统与前个系统相比，其通信系统采用了局域网和广域网通信技术，并且设置了专用的控制通道，使整个系统功能更强大，结构更加合理。针对全国联网，有文献提出了一个全国性的WAMS,如图3所示。[[网局座由心—・・・省询应內心I…■丁■I植用挖制冠统J…由国家调度中心、网调度中心、省调度中心和就

7、地监控4级组成。相角信息可以上行,也可下行。该系统的中心处理机设置于省调或网调中心，同一网局内的省调之间可以交换信息，国家调度中心的相角信息来自于各网局，而网局的相角信息来自于各省调度中心；国调、网调和省调在各自的范围Z内，能看到全局、局部或相邻局部的相角矢量图，并可根据系统的运行工况或受扰大小及时作出调整。显然，WAMS对通信系统的质量、通信的实时性都有较高的要求。由于国内大多数电网近年将建成以光纤通信网为主的电力通信网络，WAMS应该尽量利用现有的网络通信条件,本着近期与远期相结合的原则，利用以太网、ATM等技术提高

8、通信系统的效率，以满足实时性要求。PMU的关键在于相角和功角的测量，而有效值等量的测量则与传统装置无异。这里的相角是指母线电压或线路电流相对于系统参考轴之间的夹角，某台发电机的功角厲是指该机q轴与系统参考轴之间的夹角。目前，欧美国家安装的绝大部分PMU实际上只能测量相角，国内部分电网安装的PMU能测量功角。对于将来的应用功能，有文献给IBTWAMS的可能应用功能，如图4。屋于的金网动安全眩洲系纟充大+11他毛0在线潮沉Eifm识■在佔i十安全分桁芻、芻勢电盍奏盟1静态栓走监

9、幼态彳亍刘监测

10、栓定监测

11、禺4WAMS讨能血屮

12、FTJ令页域监测別、故降测距WAMS不仅可以取代传统的SCADA系统完成系统的稳态监测任务，而且可以应用于系统的动态行为监测、稳是监测和故障分析等领域。当然，要实现这些功能，还需要解决一系列的理论和技术问题，比如稳定的预测与控制等。广域测量系统研究开发的最终目标是建立新一代EMSoPMU可能结合或替代RTU,WAMS