广域测量系统(WAMS)

广域测量系统在电力系统中的应用摘要:科学技术的发展将广域测量系统(wide area measurement system,wams)等新技术、新装备引入到电力生产过程中,给电力系统安全稳定控制的发展带来了新的契机。

本文论述了广域测量系统(wide-area measurementsystem,wams)在电力系统稳态分析、全网动态过程记录和暂态稳定预测及控制、电压和频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、全局反馈控制等方面的应用。

通过这些应用可以看到,wams给电力系统分析与控制提供了新的视角和解决方法,值得深入研究。

关键词:广域测量系统(wams) 同步相量测量装置动态监测当前广域测量系统(wams)的pmu装置以gps为采样基准,能全网同步采集机组和线路的电压、电流以及重要的开关保护信号;并能计算得到电压和电流相量、频率和频率变化率、机组和线路功率、发电机内电势(功角)以及根据机组键相信号实测机组功角;同时还能提供扰动触发的暂态记录。

基于pmu的广域测量系统能实现对电力系统动态过程的监测,其测量的数据能反映系统的动态行为特征。

广域测量系统为电力系统提供了新的测量和监控手段,以保证电网的安全经济运行,已成为十分重要的问题。

近来受到广泛关注的广域测量系统(wide-area measurement system,wams)可能在一定程度上缓解目前对大规模互联电力系统进行动态分析与控制的困难。

1 安全稳定控制系统目前的稳定控制系统,比如电气制动、发电机快速励磁、发电机组切除、自适应负荷减载及新兴的灵活交流输电等,发展到广域控制都应该是基于广域电力系统的信息。

广域测量系统提高了电力系统的可观察性,通过各种分析手段,进行系统动态过程的分析。

1.1 暂态稳定预测及控制理论上最为完美的稳定控制系统模式是“超实时计算、实时匹配”。

这种模式假设在故障发生后进行快速的暂态分析以确定系统是否会失稳,若判断系统失稳则给出相应的控制措施以保证系统的暂态稳定性。

广域测量系统在电力系统中的应用广域测量系统（Wide Area Measurement System，简称WAMS）是一种利用现代信息技术和通信技术，通过遥测、遥控、遥信等手段，对电力系统网络中分布式安装的测量点进行实时、高频率的电力参数测量分析、故障诊断、状态评估和安全控制等功能的一种新型技术系统。

WAMS应用于电力系统中的主要目的是为了提高电力系统的可靠性、稳定性和经济性。

首先，WAMS可以实时获取系统全局的状态信息。

在传统的保护控制系统中，通常只监测本地设备的状态，不能获取系统综合的电气情况。

而WAMS可以实时采集大量的数据，能够提供系统全局的电气状态信息，包括电压、电流、频率等等。

这样，在发生故障、异常情况时，运行中心能够第一时间掌握整个系统的状态，并及时采取相应的措施，避免事故升级和扩散。

其次，WAMS可以对系统进行实时的稳定性判断和评价。

WAMS可以实时获取系统的各个节点的电气状态信息，运用现代的数学模型和算法，对系统进行建模和仿真，预测系统的稳定性状况，为系统稳定性控制提供重要参考。

另外，借助WAMS，还可以实现电力系统的智能化运行控制。

WAMS系统可以实现对系统的动态响应进行实时监测和调度，在系统动态响应情况出现时，系统能够自动调整运行状态，以达到最优的运行状态。

最后，WAMS还可以支持电力市场化运营和规划决策。

在电力市场化运营中，WAMS可以实现电力市场的监管、调度和统计分析等功能。

在规划决策中，WAMS可以支持电力系统的长期建设和发展规划，为电力公司提供决策依据和支持。

WAMS在电力系统中的应用具有广泛的应用前景和重要意义。

在未来，随着智能电网建设的深入推进，WAMS的应用将会更加广泛和深入，不断提升电力系统的可靠性、稳定性和经济性，为建设清洁、高效、安全、可靠的能源体系做出重要贡献。

广域测量系统综述广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)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(Global Position System)时钟同步，进行广域电力系统状态测量。

传统的SCADA\EMS系统中，使用RTU（remote terminal unit）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（digital fault recorder）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。

而广域测量技术使用PMU（phasor measurement unit）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。

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。

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。

华中科技大学硕士学位论文摘要随着广域测量系统(WAMS)的发展和大型互联电力系统规模的不断扩大，如何有效的进行广域稳定控制成为电力系统的迫切需求。

在对模型预测控制的背景和发展分析总结的基础上，本文将预测控制结合电力系统实际提出了一种新的控制方式——广域预测控制，希望将其用于实现对电力系统大电网的广域稳定控制。

本文首先选取了预测控制中应用最为广泛的广义预测控制（GPC）进行研究。

广义预测控制(GPC)是20世纪80年代中期英国学者Clarke等人提出的一种基于被控对象参数模型且带有自适应机制的预测控制算法，它对模型精度要求低，鲁棒性好，综合控制质量较高，可以用来对复杂的多变量、强约束、综合时延、时变非线性系统进行有效的控制。

通过与传统PID控制的仿真对比，得出了广义预测控制对简单系统的变时延和变结构具有良好适应性的特点。

然后，针对GPC需要已知系统时延和阶次的缺点，又分析研究了具有较强鲁棒性的Laguerre函数。

该函数模型参数中包含了系统时延和阶次的信息，实现自适应控制方案时不必事先知道系统的时延和阶次。

仿真结果表明Laguerre函数对简单系统的变时延具有更为良好的适应性和鲁棒性。

最后本文将广义预测控制应用到电力系统中进行了初步探讨。

首先设计了一种基于GPC控制策略的TCSC控制器，并在含TCSC的单机无穷大系统下进行了仿真验证。

同时，将GPC进一步应用到多机电力系统中，设计了采用广域测量信号作为输入的基于GPC控制的电力系统稳定控制器，并在四机两区系统中进行仿真验证。

与基于传统控制方式的广域PSS的对比仿真取得了满意的效果，为研究预测控制在电力系统中的应用奠定了基础，为后续工作的开展给予了重要的指导意义。

关键词：模型预测控制广义预测控制Laguerre函数广域测量系统可控串联补偿电力系统稳定控制器华中科技大学硕士学位论文AbstractAs the increasing scale of the Power System and development of Wide-area Measurement System, a new control measurement based on WAMS is necessary. So this paper researched the development of Model Predictive Control, then an new predictive control scheme based on WAMS is presented.First of all, one of the most popular measures named Generalized Predictive Control scheme(GPC) is researched. GPC was proposed by Clarke in the mid-1980s，which was based on the parametric model of the controlled plant with the an adaptive mechanism. The GPC based on linear models is the better robust and the better control performance. The simulation of GPC compared with conventional PID is given. It’s proved that the GPC hasa good control for the system with changes in time-delay and order.Secondly, because there are some shortages of GPC, another measure named Laguerreis introduced in the paper. And the good capabilities of Laguerre for system with changes in time-delay and order are given in the simulation.Finally，the paper presents a new method for TCSC using GPC control scheme with an adaptive mechanism. And the simulation of GPC-TCSC comparing to the TCSC using PID control scheme is given in the single-machine infinite-bus system.The paper also presents a new method for PSS using GPC control scheme based on wide-area signals. The simulations of GPC-PSS were given in the four-machine two-area system. The pilot studies show that GPC could improve the stability of system. And the results give the way for the further study.Keywords：Model Predictive Control Generalized Predictive Control Laguerre Wide-area Measurement System TCSC PSS√独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

国电WAMS系统近日，国家电网调度中心WAMS（广域测量系统）系统正式建成并投入运行。

WAMS的应用属于国家电网安全Ⅰ区的应用，是电网安全保护的核心，该系统连续监视电网运行性能，并根据数据对电网进行分析，将信息实时提供给调度员，为调度员做决策提供依据。

该试点项目的成功运行，为下一步在各省网推广起到积极的作用。

国家电网调度中心WAMS系统的核心数据库服务器采用联想自主研发的SureHA双机高可用集群软件进行保护，通过双机系统内的2台服务器计算网络采用双网卡绑定技术，保证系统内即使3条网络通信链路损坏，系统仍然在线。

本期项目中的服务器硬件采用联想最新推出的高端机架式服务器R680 G7，存储硬件采用业内性能同比最优的AMS2100光纤存储器。

联想的产品和解决方案为国家电网调度中心构建了一个坚实可信赖的WAMS应用平台。

项目背景电网广域监测系统(Wide Area Measurement System简称“WAMS”系统),采用同步相角测量技术，通过逐步布局全网关键测点的同步相角测量单元（PMU），实现对全网同步相角及电网主要数据的实时高速率采集。

采集数据通过电力调度数据网络实时传送到广域监测主站系统，从而提供对电网正常运行与事故扰动情况下的实时监测与分析计算，并及时获得并掌握电网运行的动态过程。

WAMS作为电网动态测量系统，兼顾了SCADA系统和故障录波系统的功能。

其前置单元相量测量装置PMU 能够以数百Hz的速率采集电流、电压信息，通过计算获得测点的功率、相位、功角等信息，并以每秒几十帧的频率向主站发送。

PMU通过全球定位系统（GPS）对时，能够保证全网数据的同步性，时标信息与数据同时存储并发送到主站。

因此，WAMS能够使调度人员实时监视到电网的动态过程。

WAMS的主要功能包括：系统运行状态估计与稳态分析全网动态过程记录、事故分析与事故“重演”电网动态模型辨识和模型校正暂态稳定预测与控制电压、频率稳定监视与控制低频振荡分析及抑制继电保护、故障定位及线路参数测量全局（或者全网）反馈控制与系统保护需求分析WAMS系统架构及应用分析：通信子系统。

第32卷第8期电网技术V ol. 32 No. 8 2008年4月Power System Technology Apr. 2008文章编号：1000-3673（2008）08-0086-05 中图分类号：TM76 文献标识码：A 学科代码：470·4017广域测量系统数据在线无损压缩算法齐文斌1，李东平2，杨东1，吴京涛1（1．北京四方继保自动化股份有限公司，北京市海淀区 100085；2．内蒙古达拉特电厂，内蒙古自治区达拉特 017000）Online Lossless Compression Algorithm of WAMS DataQI Wen-bin1，LI Dong-ping2，YANG Dong1，WU Jing-tao1（1．Beijing Sifang Automation Co. Ltd.，Haidian District，Beijing 100085，China；2．Dalate Power Plant，Dalate 017000，Inner Mongolia Autonomous Region，China）ABSTRACT: In wide-area measurement system (WAMS) the data uploading frequency of phasor measurement units (PMU) is 100 Hz, to meet the high requirement to occupied storage space and writing speed of this system, the PMU data should be compressed. To reserve enough accuracy of raw data, the data compression efficiency of swing door trending (SDT) algorithm is too low; and the calculation time of Huffman coding compression algorithm is too long, thus it is difficult for these compression algorithms to adapt to the sampling speed of real-time data in WAMS. In this paper an online compression algorithm for real-time WAMS data is proposed, in which the elementary transformation of raw data is performed and only the increments of process data are reserved; the float data is decomposed into single bytes to be accessed; and the online lossless compression of process data in WAMS is realized by improved Lemple-Ziv-Welch (LZW) algorithm. Using this data compression method, the compression calculation time for 6000 continuous real-time data is 16ms and the compression ratio is lower than 30%, therefore the demand of power system analysis and calculation on process data can be satisfied. Engineering experiences show that the proposed data compression algorithm is effective and reliable, and can meet the requirement of real-time data storage in WAMS.KEY WORDS: wide-area measurement system；power system；data storage；lossless data compression；compression algorithm摘要：广域测量系统(wide-area measurement system，WAMS)中，相量测量装置(phasor measurement unit，PMU)上传数据频率为100Hz，存储占用空间和写入速度对系统要求很高。

基于广域测量系统的电力系统动态仿真验证策略马　进1,盛文进1,贺仁睦1,岳程燕2,张　进2,C.R H E T HAN Z 2(1.华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室,北京市102206)(2.ABB 中国研发中心,北京市100016)摘要:对后验仿真准确度的研究是电力系统仿真可信度研究的重要组成部分,但当仿真与实测有差异时,如何进行仿真验证工作成为一个难题。

根据广域测量系统(WAMS )能够提供独立于模型和参数的动态过程同步数据的特点,提出了基于WAMS 的电力系统分层分块的动态仿真验证策略。

分层策略利用电网由不同电压等级所组成的特点将电网分层,在不同层次上进行仿真验证;分块策略则是利用电网结构按照元件和区域的思想将系统进行解耦来实现仿真验证。

通过上述策略,将WAMS 量测值作为电网数值仿真的动态等值输入,实现了仿真的解耦,缩小了定位引起仿真误差元件的区间。

结合电力系统仿真软件PSS/E 给出了基于WAMS 的分层分块仿真验证策略的工程实现途径。

关键词:电力系统动态仿真;广域测量系统;仿真可信度;仿真验证;PSS/E 中图分类号:TM76;TM743收稿日期:2006210222;修回日期:2007204206。

国家重点基础研究专项计划(973计划)资助项目(2004CB217901);国家自然科学基金重大项目(50595410);教育部长江学者与创新团队(PCSIR T )资助项目(IR TOSIS );华北电力大学校內基金资助项目(Dr2004211)。

0　引言电力系统动态仿真是电力系统稳定分析与控制的主要工具,也是电网调度部门指导电力系统运行的主要依据。

因此,电力系统动态仿真的可信度直接关系到系统的安全经济运行。

过于保守的动态仿真结果使电网运行在较低的传输容量下,网架结构得不到充分利用,不但造成巨大的浪费,而且对于中国这样一个典型的送受端系统,形成了送端窝电、受端缺电的问题。

基于同步相量测量技术的广域测量系统的应用现状与发展前景1、本文概述随着现代电力系统的快速发展，对电力系统的监测、保护和控制提出了更高的要求。

广域测量系统（WAMS）作为一种新型的电力系统监测技术，通过相量测量单元（PMU）实现对电力系统状态的实时准确监测。

本文旨在概述基于同步相量测量技术的广域测量系统的应用现状，并探讨其未来的发展前景。

文章首先介绍了同步相量测量技术的基本原理和广域测量系统的结构组成，阐述了PMU在电力系统中的应用优势。

此外，本文还详细分析了广域测量系统在电力系统中的应用现状，包括其在电力系统稳定性控制、故障检测与定位、动态状态估计等领域的应用。

本文还探讨了广域测量系统在实际应用中面临的挑战和问题，如实时数据传输和系统的高可靠性要求。

本文在分析现状的基础上，进一步探讨了广域测量系统的未来发展趋势。

随着智能电网建设的不断推进，广域测量系统将在电力系统的运行、控制和保护中发挥更重要的作用。

未来的研究将集中在提高广域测量系统的数据处理能力，增强其抗干扰能力，并扩大其在电力系统中的应用领域。

同时，随着大数据、云计算和人工智能技术的发展，广域测量系统将朝着更智能化和自动化的方向发展。

本文探讨了基于同步相量测量技术的广域测量系统的应用现状和未来发展前景，旨在为电力系统的稳定运行和智能化发展提供理论支持和技术参考。

2、同步相量测量技术的基本原理和技术特点相量测量单元（PMU）的基本原理和技术特点同步相量测量技术，也称为相量测量单元（PMU）技术，是电力系统动态监测和分析的重要工具。

其基本原理是通过高速、高精度的数据采集和处理技术，实时获取电网中各节点的电压、电流相量信息，从而实现对电网运行状态的实时监测和准确分析。

PMU的基本原理可以概括为：通过使用高精度模数转换器（ADC）对电网的电压和电流信号进行采样，使用傅立叶变换（FFT）或卡尔曼滤波等数字信号处理算法将模拟信号转换为数字信号。

对采样的数字信号进行分析和处理，提取电压和电流的振幅、相位等相量信息。

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。

广域测量系统在内蒙古电网的应用苏和;常鲜戎;万江【摘要】内蒙古电网广域测量系统(WAMS)投运后,可以在一定程度上补充离线计算制定稳定控制策略的不足,尤其针对电力系统低频振荡事故,能够在第一时间捕捉到,并通过告警的方式快速、准确、全面地为决策者提供事故信息,有利于决策者迅速作出判断,对症下药,有效平息事故.文章介绍了内蒙古电网WAMS系统以其功能,并通过实例说明WAMS系统在内蒙古电网的应用.【期刊名称】《内蒙古电力技术》【年(卷),期】2010(028)003【总页数】3页(P6-8)【关键词】广域测量系统;电网;向量测量单元;低频振荡【作者】苏和;常鲜戎;万江【作者单位】华北电力大学,河北,保定,071003;华北电力大学,河北,保定,071003;内蒙古电力调通中心,内蒙古,呼和浩特,010020【正文语种】中文0 引言远方终端设备（RTU）和监控、数据采集系统（SCADA）能提供大量准实时的广域数据，可以对系统当时的静态安全进行有效的监视。

然而RTU采集的广域数据之间存在采样时刻、传输时延的不一致性和不确定性，不能反映系统的动态。

基于全球定位系统（GPS）的向量测量单元（PMU）可以在全网统一时标下，实时提供快速采样的同步向量信息。

基于PMU的广域测量系统（WAMS）的目标是从变量的过渡过程中直接抽取系统的动态信息，可对事故过程的重现和事后分析发挥巨大的作用，尤其对电力系统低频振荡事故的分析有显著的作用，因此WAMS在国内外各电网应用较多。

以下对内蒙古电网WAMS概况进行介绍，并借助电网发生的1起事故来介绍WAMS的主要应用功能。

1 内蒙古电网WAMS概况1.1 WAMS规模WAMS主站安装在调度端，实现分析与应用功能，主站通过高速数据通信网接收网内PMU采集的动态信息。

主站与子站以及主站与主站间通信采用电力调度数据网实现。

WAMS主站汇集并保存PMU采集的动态数据，并对动态数据进行分析处理，实现分析应用功能，为调度人员动态监视与分析电网运行状况提供技术手段。