电气工程新技术文献综述.doc

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1、东北石油大学电气工程新技术文献综述课程电气工程新技术研究方向广域测量系统的PMU技术院系电气工程及其自动化系专业班级电气11-2班学生姓名学生学号2014年11月6日文献综述前言随着全球经济一体化，能源分布与经济发展的不平衡的状况，使得各国出现大电网互联、跨国联网输电的趋势不断发展。而电网互联所产生电网稳定运行的问题日益突出，提出了构建WAMS（WideAreaMeasurementSystem)，即广域测量系统[1]。广域测量系统，以同步测量装置（PhaseMeasurementUnit）实现对电力系统动态过程的监测，反映了系统的动态行为，为电力系统

2、提供了新的测量和监控手段[2]。更突出的是，可以在时间－空间－幅值三维坐标下同时观察电力系统全局的机电动态过程全貌。由同步测量装置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。1．PMU的概述同步相量测量装置PMU是1980年首次提出的。随着GPS在民用领域的应用，PMU应运而生，而全球发生的几次大电网事故推动了PMU和基于PMU的WAMS同步相量测量技术在系统中的应用[3]。工程技术人员可以根据PMU提供的精确相量数据，确定系统故障的

3、一系列事件的先后顺序，确定导致系统故障的原因和故障点。现场试验及研究结果表明：WAMW技术在电力系统稳定预测与控制、状态估计与动态监视、继电保护、模型验证、故障定位等有着广泛的应用前景。2.电力系统中PMU功能根据电力系统的要求，PMU应该具有以下的基本功能：（1)对三相电压、电流信号进行采集，采集的模拟量可以包括零序电压和零序电流。数据采集单元还要对监测点的开关等状态量进行采集。（2)对采集的量通过模数转换，采用一定的算法实时计算出电压的有效值、电流的有效值、零序电压、零序电流、有功、无功、功率因数和电网频率等。通过对电压量相角的计算，我们还可以得到

4、功角。这是PMU有别于其它的测量装置的最重要的一点，国外的多数的PMU装置只是测量电气量的相角而不是功角。（3)利用GPS的高精度授时功能实现对监测点电量的同步采集，并给获得的相量加上时间标签，结合监测点在系统的位置和电量类型获得监测量的统一规定下的ID号，然后将这些信息打包传给子站的上位机。（4)子站的上位机可以对数据进行就地显示、存储，必要的信息要通过广域网将其上传到主站的中央处理机进行集中处理。子站和主站之间要有可靠的通讯通道，以保证数据传输的实时眭和可靠性，同时又有利于系统的扩展和对数据的堵塞现象的解决[4]。3.PMU的原理PMU是基于全球定

5、位系统（GPS）的向量测量单元,它是一种多功能信号采集系统。不仅要完成对电压相角的实时测量以获得参考相位角，还能实现对电压、电流、有功的实时测量与计算，最后将数据帧送到调度中心。PMU的基本原理是：GSP接收器给出1pps（1个脉冲每秒钟）信号，锁相振荡器将其划分成一定数量的脉冲用于采样，滤波处理后的交流信号经A/D转换器量化，微处理器按照递归离散傅立叶变化原理计算出向量。对三相向量，微处理采用对称分量法计算出正序向量。将正序向量、时间标记等装配成报文，通过专用通道送到远端的数据器。数据集中器收集来自各个PMU的信息为全系统的监视、保护和控制提供数据。

6、相角的测量是相量测量中的关键，时间误差1ms就会带来18°工频相角误差，测量误差若要求0.1°的话，那么时间同步精度应为5us，GPS的1pps秒脉冲信号与国际标准时间同步误差小于1us，可以保证相位测量问题[5]。4.相量测量算法若三相的相量为，，，则正序相量（1）其中。同步相量的算法主要有两类：即过零检测法和傅里叶变换法。由于过零检测法受谐波影响比较大，因此测量的精度不高，所以没有傅里叶变换法应用广泛[6]。离散Fourier算法工频电压值可表示为：(2)虽然相量的概念是用纯正弦来定义的，但是它同样可以用在含暂态量的情况下[7]。我们可以通过傅立叶

7、算法将其基频成分提取出来。则我们可以得到。相量可表示为：(3)和之间的关系是(4)等式(3)代表了一个周期的数据窗所生成的相量[7]。为减少DFI'的运算量，通常采用改进的递推Fourier算法，对于式(1)表示的正弦工频信号，在实时测量中得到两个采样集：对应基波相量;对应基波相量而可以通过数据窗的移动来获得，即：(5)现在几乎所有的PMU都采用这种递推算法。如果对于被采样信号来说，第m个采样窗口的采样点为，，已知各个点的瞬时频率分别为，，我们可以知道下一个采样点的时间间隔为，得到了第个采样点[8]。则由新生成的第个数据窗可以算出，由于频率的波动，则不

8、等于，相角差不为0，则(6)由此可得第n点的频率为(7)[9]5．PMU的模块及PMU之间的关