PMU相量测量装置简介资料
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分布式同步相量测量装置页数:4
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同步相量测量装置页数:92
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同步相量测量装置(PMU)构成及原理讲座页数:92
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同步相量测量装置(PMU)培训教材页数:5
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同步相量测量装置(PMU)构成及原理讲座剖析页数:92
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电网同步相量测量装置(PMU)
２ ０ １ ４年 ２月 第 １ ７卷 第 ２期
２ ０ １ ４，Ｖｏ ｌ ，１ ７，Ｎｏ ． ２
贵 州电力技术
ＧＵＩ Ｚ ＨＯＵ ＥＬ ＥＣＴ ＲＩ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ Ｔ ＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
农 电技术
Ｒ ｕ ｒ ａ ｌ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ
＼
ｍ
／
＼
图
／
（ ３ ） 当 同步 时 钟 信 号 丢 失 、 异 常 以及 同 步 时 钟 信 号恢 复正 常时 ， 装置应 建立 事件 标识 。
２ ． ３ 广 域启 动或 扰动启 动 录波
系 统 组 成
２ 功 能
２ ． １ 同步相量 测量
具 备暂 态 录波功 能 。用 于记 录瞬 时采样 的数 据 的输 出 格 式 符 合 Ａ Ｎ Ｓ Ｉ ／ Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ Ｐ Ｃ ３ ７ ．１ １ １— １ ９ ９ １
・
装置根据通信规约将 同步相量数据传输 到主 站， 传输的通道根据实 际情况而定 ， 如： ２ Ｍ ／ １ ０ Ｍ ／
１ ０ ０ Ｍ ／ ６ ４ Ｋ ／ Ｍｏ ｄ ｅ ｍ等， 传 输 通 信 链 路 一 般 采 用
ＴＣＰ ／Ｉ Ｐ。
２ ． ６ 与 当地 监控 系统 交换 数据 装 置 提 供 通 信 接 口用 于 和 励 磁 系 统 、 Ａ ＧＣ系 统、 电 厂监 控 系 统 等 进 行 数 据 交 换 。做 存 储 暂 态
电 网 同步 相量 测 量 装 置 （ Ｐ ＭＵ）
彭 洪进
（ 遵 义供 电局 ， 贵州 遵义 ５ ６ ３ ０ ０ ０ ）
摘
要： 在 发 电厂和 变 电站 安装 相 量测 量单元 （ Ｐ ｈ ａ ｓ ｏ ｒ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ， Ｐ ＭＵ） ， 它将 带时标 的 相 量数 据打 包
２ ０ １ ４，Ｖｏ ｌ ，１ ７，Ｎｏ ． ２
贵 州电力技术
ＧＵＩ Ｚ ＨＯＵ ＥＬ ＥＣＴ ＲＩ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ Ｔ ＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
农 电技术
Ｒ ｕ ｒ ａ ｌ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ
＼
ｍ
／
＼
图
／
（ ３ ） 当 同步 时 钟 信 号 丢 失 、 异 常 以及 同 步 时 钟 信 号恢 复正 常时 ， 装置应 建立 事件 标识 。
２ ． ３ 广 域启 动或 扰动启 动 录波
系 统 组 成
２ 功 能
２ ． １ 同步相量 测量
具 备暂 态 录波功 能 。用 于记 录瞬 时采样 的数 据 的输 出 格 式 符 合 Ａ Ｎ Ｓ Ｉ ／ Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ Ｐ Ｃ ３ ７ ．１ １ １— １ ９ ９ １
・
装置根据通信规约将 同步相量数据传输 到主 站， 传输的通道根据实 际情况而定 ， 如： ２ Ｍ ／ １ ０ Ｍ ／
１ ０ ０ Ｍ ／ ６ ４ Ｋ ／ Ｍｏ ｄ ｅ ｍ等， 传 输 通 信 链 路 一 般 采 用
ＴＣＰ ／Ｉ Ｐ。
２ ． ６ 与 当地 监控 系统 交换 数据 装 置 提 供 通 信 接 口用 于 和 励 磁 系 统 、 Ａ ＧＣ系 统、 电 厂监 控 系 统 等 进 行 数 据 交 换 。做 存 储 暂 态
电 网 同步 相量 测 量 装 置 （ Ｐ ＭＵ）
彭 洪进
（ 遵 义供 电局 ， 贵州 遵义 ５ ６ ３ ０ ０ ０ ）
摘
要： 在 发 电厂和 变 电站 安装 相 量测 量单元 （ Ｐ ｈ ａ ｓ ｏ ｒ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｓ ， Ｐ ＭＵ） ， 它将 带时标 的 相 量数 据打 包
PMU同步相量测量系统简介
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。
✓ 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：
xt 2X sint
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。
✓ 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。
GD GD GD GD T2 U3
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
PMU1
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 U11,U22, 1 2
➢ 两地相角差δ实际上是指在同一时刻两个节点正序电压的相角 差，它是系统运行的重要状态变量之一。利用这个角度，可以得 知两端电力潮流的方向与大小；相角差的大小也反映了静稳裕度 的大小，它的周期变化就表明系统发生了功率振荡。
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。
✓ 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：
xt 2X sint
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。
✓ 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。
GD GD GD GD T2 U3
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
PMU1
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 U11,U22, 1 2
➢ 两地相角差δ实际上是指在同一时刻两个节点正序电压的相角 差，它是系统运行的重要状态变量之一。利用这个角度，可以得 知两端电力潮流的方向与大小；相角差的大小也反映了静稳裕度 的大小，它的周期变化就表明系统发生了功率振荡。
同步相量测量装置
应用同步相量测量技术，系统各节点正序电压相量与线路的正序电流相量可以直接测得，系统状态则可由测 量矢量左乘一个常数矩阵获得，使得动态状态估计成为可能(引入适当的相角测量，至少可以提高静态状态估计的 精度和算法的收敛性)。将厂站端测量到的相量数据连续地传送至控制中心，描述系统动态的状态就可以建立起来。
装置应用
20世纪90年代以来，pmu陆续安装于北美及世界许多国家的电网，针对同步相量测量技术所进行的现场试验， 既验证了同步相量测量的有效性，也为pmu的现场运行积累了经验。其中包括1992年6月，乔治亚电力公司在 scherer电厂附近的500 kv输电线上进行了一系列的开关试验，以确定电厂的运行极限并验证电厂的模型；1993 年3月，针对加利福尼亚—俄勒冈输电项目所进行的故障试验等。试验中应用pmu记录的数据结果与试验结果相当 吻合。
谢谢观看
装置原理
基于gps时钟的pmu能够测量电力系统枢纽点的电压相位、电流相位等相量数据，通过通信网把数据传到监测 主站．监测主站根据不同点的相位幅度．在遭到系统扰动时确定系统如何解列、切机及切负荷．防止事故的进一 步扩大甚至电网崩溃。根据功能要求．pmu应包括同步采样触发脉冲的发生模块、同步相量的测量计算模块和通 信模块。同步采样触发脉冲的发生部分主要功能是提供秒脉冲和当前标准时间(精确到秒)。为了降低对gps的依 赖性．在gps丢失卫星后一段时间内．由本机自身晶振提供相当精确的秒脉冲。相量测量运算部分输入模拟交流 信号．a/d由外部产生的同步采样脉冲触发．转换完成后发送“中断”给信号处理模块(dsp)．dsp每读取一点的 数据就和前面的采样数据进行数字傅里叶变换(dff)运算，求出该交流信号基波的幅值和相位。主dsp在计算相位 后同时加上相应的时标从通信接口将相量数据发送到监测主站或保存在本地共控机上．同步串口通信数据除了采 样点时刻的时标外．还有测量cpu发出的当前交流信号频率。
装置应用
20世纪90年代以来，pmu陆续安装于北美及世界许多国家的电网，针对同步相量测量技术所进行的现场试验， 既验证了同步相量测量的有效性，也为pmu的现场运行积累了经验。其中包括1992年6月，乔治亚电力公司在 scherer电厂附近的500 kv输电线上进行了一系列的开关试验，以确定电厂的运行极限并验证电厂的模型；1993 年3月，针对加利福尼亚—俄勒冈输电项目所进行的故障试验等。试验中应用pmu记录的数据结果与试验结果相当 吻合。
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装置原理
基于gps时钟的pmu能够测量电力系统枢纽点的电压相位、电流相位等相量数据，通过通信网把数据传到监测 主站．监测主站根据不同点的相位幅度．在遭到系统扰动时确定系统如何解列、切机及切负荷．防止事故的进一 步扩大甚至电网崩溃。根据功能要求．pmu应包括同步采样触发脉冲的发生模块、同步相量的测量计算模块和通 信模块。同步采样触发脉冲的发生部分主要功能是提供秒脉冲和当前标准时间(精确到秒)。为了降低对gps的依 赖性．在gps丢失卫星后一段时间内．由本机自身晶振提供相当精确的秒脉冲。相量测量运算部分输入模拟交流 信号．a/d由外部产生的同步采样脉冲触发．转换完成后发送“中断”给信号处理模块(dsp)．dsp每读取一点的 数据就和前面的采样数据进行数字傅里叶变换(dff)运算，求出该交流信号基波的幅值和相位。主dsp在计算相位 后同时加上相应的时标从通信接口将相量数据发送到监测主站或保存在本地共控机上．同步串口通信数据除了采 样点时刻的时标外．还有测量cpu发出的当前交流信号频率。
PMU检测装置介绍
20世纪90年代初,基于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)的相量测量单元(Phasor Measurement Unit,PMU)的成功研制,标志着同步相量(synchrophasor)技术的诞生。
然而由于当时商业GPS技术条件的限制以及缺少高速通信的网络,PMU直到最近几年才在电力系统中的广泛应用PMU(phasor measurement unit 相量测量装置 ) 是利用 GPS 秒脉冲作为同步时钟构成的相量测量单元 , 可用来测量电力系统在暂态过程中各节点的电压向量，已被广泛应用于电力系统的动态监测、状态估计、系统保护、区域稳定控制、系统分析和预测等领域，是保障电网安全运行的重要设备。
在电力系统重要的变电站和发电厂安装同步相量测量装置（PMU），构建电力系统实时动态监测系统，并通过调度中心分析中心站实现对电力系统动态过程的监测和分析。
该系统将成为电力系统调度中心的动态实时数据平台的主要数据源，并逐步与SCADA/EMS系统及安全自动控制系统相结合，以加强对电力系统动态安全稳定的监控。
PMU 子站系统上传数据有：发电机功角、内电势、机端三相基波电压相量、机端基波正序电压相量、机端三相基波电流相量、机端基波正序电流相量、有功功率、无功功率、励磁电流、励磁电压、转子转速。
以SCADA/EMS为代表的调度监测系统是在潮流水平上的电力系统稳态行为监测系统，缺点是不能监测和辨识电力系统的动态行为。
部分带有同步定时的故障录波装置由于缺少相量算法和必要的通信联系，也无法实时观测和监督电力系统的动态行为。
随着“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，电网调度部门迫切需要一种实时反映大电网动态行为的监测手段。
为大力推进建设电网动态安全监测预警系统。
即整合能量管理（EMS）、离线方式计算广域相量测量等系统，实现在线安全分析和安全预警，先期在国家电力调度通信中心组织实施，并逐步推广到网省调，以提高互联电网的安全稳定水平，有效预防电网事故，构筑电网安全防御体系。
PMU同步相量测量装置原理及维护
PMU同步相量测量装置原理及维护
理论介绍
1、同步相量测量装置原理
同步相量测量装置（Synchronous Phase Measuring Unit，简称PMU）是一种用于测量电力系统中的同步量及相关量的设备，是电力系统原始信
息的采集、实时监测、回馈给其他设备的重要手段。
PMU具有较高的测量
精度、快速响应时间、不需要电源网络等优点，能够完成非常快速、非常
准确的同步相量测量。
典型的PMU结构由模拟采集部分、数字处理部分和通信接口部分组成。
模拟采集部分主要由相位测量单元、电压测量单元和电压开关量采集单元
组成，该部分主要负责采集大范围内的同步相量和电压开关量，并将其转
换为数字信号。
数字处理部分主要由数据处理模块、时间频控模块和状态
提取模块组成，其中包括电压及功率的计算、数据处理和数据转发等功能。
PMU还具有极好的通讯能力，可以将采集的数据通过以太网、GPRS等方式
传输到相应的监控系统中，从而使监控系统能够更准确的判断电力系统的
状态。
2、PMU维护
（1）保持良好的PMU机柜内环境：PMU机柜内要保持良好的环境，
保持适当的温度和湿度，确保机柜内空气流通。
（2）检查数字量输入：通过检查数字量输入，确保机柜内模拟采集
系统的正确运行。
PMU相量测量装置的工作原理
装置整体结构图
天线
同步时钟 信号板 电压电流 (模拟信号) 互感器 (PT/CT) 同步采样 触发脉冲 A/D板
1PPS 10KHz
GPS 接收器 时间标记
电压电流 (数字信号)
处理器
高速通信网络
电压电流 (幅值相角) 功率，功角
测量装置外观
谢谢！
– 提供了一个全网统一的同步旋转坐标轴，保证这些测出的功 角是基于相同的坐标轴
功角测量原理
• 功角测量需要测发电机电势E与母线电压Uj之间 的相角差
E j
相量测量装置
• 整体设计 • GPS模块 • 数据采集模块 • 计算模块 • • • • 通讯模块 控制模块 系统软件程序 误差和时延分析
相量测量装置（PMU）
PMU
同步相量测量装置（PMU） Phasor Measurement Unit PMU用于同步相量的测量和上送，并进行动态和暂态数据记录
PMU的原理
PMU的应用
• 功率、功率因素的测量 • 发电机并网同期装置 并网条件：频率、电压幅值、 P UI cos UI cos(U I ) 电压相位差
实现异地相位测量，采用GPS系统
GPS授时的优点：
• • • • 全球全天候连续工作，用户数量不限 精度高。 GPS采用了扩频和伪码技术，抗干扰能各地的电压信号统一到相同坐标轴上就必须做到以下两点： – 这些信号的采样是同步完成的 – 各地功角信号是相对于相同的同步旋转轴系 • 对应的GPS作用： – 将全网的时钟进行统一，保证分散于各地传送到服务器上进 行比较的是同一时刻的信号
U
U1 U2
I
1 2
功能：直接测量节点的电压相量（幅值V和相角 ）. 特点：动态的、高刷新率（10ms）、同步的、直接 的信息.
PMU简述、系统组成及装置功能介绍、通讯与路由、运行与维护
同步相量测量装置PMU
内容提要
PMU简述 系统组成及装置功能介绍 通讯与路由 运行与维护
PMU简介
术语和定义
• 同步相量 synchrophasor：以标准时间信号 作为采样过程的基准，通过对采样数据计算 而得的相量称为同步相量。因而，各个节点 的相量之间存在着确定统一的相位关系。
• 相量测量装置 phasor measurement unit (PMU) ：用于进行同步相量的测量和输出以 及进行动态记录的装置。PMU的核心特征包括 基于标准时钟信号的同步相量测量、失去标 准时钟信号的守时能力、PMU与主站之间能够 实时通信并遵循有关通信协议。
AC12U AC9I
6SF.004.261Z.123 6SF.004.261Z.112
输入12路独立电压（不 接入母线等元件，测量相电
共N点）
压或线电压
输入9路独立电流
与AC12U配合，接入线路等 元件
计算插件
配置：三个（ 2电、1光）独立的 以太网口，可选配500G硬盘。
用途：接入WAMS主站，本地动态 数据存储。
CSD-361A主机单元
交流插件
型号
图号
AC6U6I(a) 6SF.004.261Z.111
AC6U6I(b) 6SF.004.261Z.121
技术参数
用途
输入6路电压（共N点）、接入线路、变压器等元件，
6路独立电流
仅测量相电压
输入6路独立电压（不 接入线路、变压器等元件， 共N点）、6路独立电流 测量相电压或线电压
开入插件
I型开入：配置24路开入，带 启动闭锁继电器，每个机箱 中只可配置1块。
II型开入：配置28路开入回路 。
用法：无特殊需求时，PMU仅 使用II型开入。
内容提要
PMU简述 系统组成及装置功能介绍 通讯与路由 运行与维护
PMU简介
术语和定义
• 同步相量 synchrophasor：以标准时间信号 作为采样过程的基准，通过对采样数据计算 而得的相量称为同步相量。因而，各个节点 的相量之间存在着确定统一的相位关系。
• 相量测量装置 phasor measurement unit (PMU) ：用于进行同步相量的测量和输出以 及进行动态记录的装置。PMU的核心特征包括 基于标准时钟信号的同步相量测量、失去标 准时钟信号的守时能力、PMU与主站之间能够 实时通信并遵循有关通信协议。
AC12U AC9I
6SF.004.261Z.123 6SF.004.261Z.112
输入12路独立电压（不 接入母线等元件，测量相电
共N点）
压或线电压
输入9路独立电流
与AC12U配合，接入线路等 元件
计算插件
配置：三个（ 2电、1光）独立的 以太网口，可选配500G硬盘。
用途：接入WAMS主站，本地动态 数据存储。
CSD-361A主机单元
交流插件
型号
图号
AC6U6I(a) 6SF.004.261Z.111
AC6U6I(b) 6SF.004.261Z.121
技术参数
用途
输入6路电压（共N点）、接入线路、变压器等元件，
6路独立电流
仅测量相电压
输入6路独立电压（不 接入线路、变压器等元件， 共N点）、6路独立电流 测量相电压或线电压
开入插件
I型开入：配置24路开入，带 启动闭锁继电器，每个机箱 中只可配置1块。
II型开入：配置28路开入回路 。
用法：无特殊需求时，PMU仅 使用II型开入。
PMU基本介绍全解
技术背景
行业标准
• IEEE1344-1995(R2001) ： IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems; EPRI：PC37.118-2005 《电力系统实时动态监测系统技术规范》: 国 调中心 03 年 2 月第 1 稿， 04 、 05 年修改稿 , 国家 电网公司06年4月正式发布；
发电机功角是发电机转子内电势与定子端电压或电网参考点母线电 压正序相量之间的夹角，是表征电力系统安全稳定运行的重要状态变 量之一，是电网扰动、振荡和失稳轨迹的重要记录数据。
PMU的用途
4）分析发电机组的动态特性及安全峪度分析
通过PMU装置高速采集的发电机组励磁电压、励磁电流、气门开度信号、 AGC控制信号、PSS控制信号等，可分析出发电机组的动态调频特性，进行 发电机的安全峪度分析，为分析发电机的动态过程提供依据。监测发电机 进相、欠励、过励等运行工况，异常时报警。绘制发电机运行极限图，根 据实时测量数据确定发电机的运行点，实时计算发电机运行裕度，在异常 运行时告警。
PMU功能应用
4、扰动数据记录 (1)具备暂态录波功能。用于记录瞬时采样的数据的输出格式符合 ANSI/IEEE PC37.111-1991（COMTRADE）的要求； (2)具有全域启动命令的发送和接收，以记录特定的系统扰动数据； (3)可以以IEC60870-5-103或FTP的方式和主站交换定值及故障数据； 5、与当地监控系统交换数据 装置提供通信接口用于和励磁系统、AGC系统、电厂监控系统等 进行数据交换。 6、数据存储 存储暂态录波数据；存储实时同步相量数据。
同步相量测量装置(PMU) 技术介绍
主要内容
一、 PMU及动态监测系统的技术背景 二、同步相量测量基础 三、PMU的功能及作用
PMU基本介绍全解
速率. c、 装置实时记录数据的保存时间应不少于14天. d、当电力系统发生频率越限、频率变化率越限、相电压越限、正序电压越
限、相电流越限、正序电流越限、线路低频振荡、相角差越限等事件时, 装置应能建立事件标识,以方便用户获取事件发生时段的实时记录数据. e、当装置监测到继电保护或/和安全自动装置跳闸输出信号（空接点）或 接到手动记录命令时应建立事件标识,以方便用户获取对应时段的实时 记录数据. f、 当同步时钟信号丢失、异常以及同步时钟信号恢复正常时, 装置应建 立事件标识.
发电机功角是发电机转子内电势与定子端电压或电网参考点母线电 压正序相量之间的夹角,是表征电力系统安全稳定运行的重要状态变量 之一,是电网扰动、振荡和失稳轨迹的重要记录数据.
PMU的用途
4）分析发电机组的动态特性及安全峪度分析
通过PMU装置高速采集的发电机组励磁电压、励磁电流、气门开度信号、 AGC控制信号、PSS控制信号等,可分析出发电机组的动态调频特性,进行发 电机的安全峪度分析,为分析发电机的动态过程提供依据.监测发电机进相、 欠励、过励等运行工况,异常时报警.绘制发电机运行极限图,根据实时测量数 据确定发电机的运行点,实时计算发电机运行裕度,在异常运行时告警.
３、就地数据管理及显示 (1)装置的参数当地整定； (2)装置的测量数据可以在计算机界面上显示出来
PMU功能应用
4、扰动数据记录 (1)具备暂态录波功能.用于记录瞬时采样的数据的输出格式符合 ANSI/IEEE PC37.111-1991（COMTRADE）的要求； (2)具有全域启动命令的发送和接收,以记录特定的系统扰动数据； (3)可以以IEC60870-5-103或FTP的方式和主站交换定值及故障数据；
03年2月第1稿,04、05年修改稿,国家电网公 司06年4月正式发布；
限、相电流越限、正序电流越限、线路低频振荡、相角差越限等事件时, 装置应能建立事件标识,以方便用户获取事件发生时段的实时记录数据. e、当装置监测到继电保护或/和安全自动装置跳闸输出信号（空接点）或 接到手动记录命令时应建立事件标识,以方便用户获取对应时段的实时 记录数据. f、 当同步时钟信号丢失、异常以及同步时钟信号恢复正常时, 装置应建 立事件标识.
发电机功角是发电机转子内电势与定子端电压或电网参考点母线电 压正序相量之间的夹角,是表征电力系统安全稳定运行的重要状态变量 之一,是电网扰动、振荡和失稳轨迹的重要记录数据.
PMU的用途
4）分析发电机组的动态特性及安全峪度分析
通过PMU装置高速采集的发电机组励磁电压、励磁电流、气门开度信号、 AGC控制信号、PSS控制信号等,可分析出发电机组的动态调频特性,进行发 电机的安全峪度分析,为分析发电机的动态过程提供依据.监测发电机进相、 欠励、过励等运行工况,异常时报警.绘制发电机运行极限图,根据实时测量数 据确定发电机的运行点,实时计算发电机运行裕度,在异常运行时告警.
３、就地数据管理及显示 (1)装置的参数当地整定； (2)装置的测量数据可以在计算机界面上显示出来
PMU功能应用
4、扰动数据记录 (1)具备暂态录波功能.用于记录瞬时采样的数据的输出格式符合 ANSI/IEEE PC37.111-1991（COMTRADE）的要求； (2)具有全域启动命令的发送和接收,以记录特定的系统扰动数据； (3)可以以IEC60870-5-103或FTP的方式和主站交换定值及故障数据；
03年2月第1稿,04、05年修改稿,国家电网公 司06年4月正式发布；
同步相量测量装置(PMU)培训教材
向量测量装置（PMU）基础知识（2010-5-13）一、同步测量技术的基本原理同步相量测量是利用高精度的GPS 卫星同步时钟实现对电网母线电压和线路电流相量的同步测量，通过通信系统传送到电网的控制中心或保护、控制器中，用于实现全网运行监测控制或实现区域保护和控制。
交流电力系统的电压、电流信号可以使用相量表示，相量由两部分组成，即幅值X（有效值）和相角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角。
幅值可以用交流电压电流表测量；而相角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，高精度的GPS 同步时钟就提供了一个这样的参考点。
任意两个相量在统一时间参考点下测得的两个相角的“差”即为两地功角，这就是相量测量的基本原理。
设正弦信号：可以采用相量表示为：由式(2)可见，相量有两种表示方法：直角坐标法（实部和虚部）和极坐标法（幅度值和相位）。
交流信号通过傅里叶变换，将输入的采样值转换到频域信号，从而得到相量值。
式(1)可以用相量的形式表示出来：如图1-1 所示，V(t)代表变换器要处理的瞬时电压信号，通过傅里叶变换，电压或电流可以用相量的形式表示出来。
二、组成结构1. 基本结构：2. 基本实现方式：3. 组合方式：分为集中式和分布式组合方式，类同与原RTU与目前测控装置组合方式。
a) 集中式子站集中式子站一般集中组屏，通信方式简单，通信电缆较少。
适用于集中主控式的变电站及发电厂和电厂开关站，PAC-2000 电力系统相量测量装置可以直接与多个主站通信。
b) 分布式子站分布式子站能显著减少二次系统电缆长度，大大降低二次系统负载，工程设计灵活，降低安装工作量，提高测量精度。
适用于规模很大或测量信号分散的发电厂和变电站，PAC-2000 电力系统相量测量装置可以通过数据集中器来构建分布式子站，数据集中器将各PMU 的信息透明发送到主站，同时将主站的命令信息发送到各PMU 中。
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电源
1101 1121
MPC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1401
1101 1121
变送器插件
M PC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1522
开入
1522
开入
1522
开入
1522
开出
电源
1101 1121
MPC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1401
1101 1121
变送器插件
装置的输出信号有：
１）用于中央信号的告警信号输出； ２）用于通信用的10/100M以太网及RS232接口
（采用IEEE std 1344通信标准）； ３）用于控制用的4-20mA输出；
PMU测量软件
பைடு நூலகம்
GPS信号处理
模拟量采集 发电机内电势采集 开关量采集 4-20mA采集
扰动录波 相量计算及转换
通信模块 控制输出
二、实时记录功能
a、 装置应能实时记录全部测量通道的相量数据。 b、 装置实时记录数据的最高速率应不低于100次/秒，并具有多种可选记
录速率。 c、 装置实时记录数据的保存时间应不少于14天。 d、当电力系统发生频率越限、频率变化率越限、相电压越限、正序电压越
限、相电流越限、正序电流越限、线路低频振荡、相角差越限等事件时， 装置应能建立事件标识，以方便用户获取事件发生时段的实时记录数据。 e、当装置监测到继电保护或/和安全自动装置跳闸输出信号（空接点）或 接到手动记录命令时应建立事件标识，以方便用户获取对应时段的实时 记录数据。 f、 当同步时钟信号丢失、异常以及同步时钟信号恢复正常时， 装置应建 立事件标识。
开入
1522
开入
1522
开入
1522
开出
主控室
工控机
键盘
同轴电缆标志 光纤线标志 双绞线标志
GPS时钟信号
GPS卫星天线
GPS卫星
PMU典型配置
PMU测量硬 件
以太网输出
时 板上时钟
钟 外部GPS 模 内部GPS 块 电缆1PPS
光纤1PPS
主CPU ＋ DSP
显示／键盘
交流电流／电压 开关量信号 发电机转轴信号 4-20 mA 信号
PMU主要软件模块
１）GPS授时信号处理模块； ２）模拟量信号采集处理模块； ３）开关量信号采集处理模块； ４）发电机内电势信号采集处理模块； ５）数据转换模块（如：将三相电压转换成
正序量传送）； ６）通信模块； ７）扰动录波模块； ８）控制输出模块（输出4-20mA控制信号）；
PMU构成单元及配置
PMU硬件结构框图
同步信号发生 器
GPS接 收模块
交流输入
电压、电 流互感器
低通滤 波器
A/D 转换器
频率跟 踪器
存储器单 元
微处理器
通讯模块
PMU主要信号
装置的输入信号有：
１）线路电压、线路电流信号的输入（监控CT)； ２）开关量信号的输入； ３）发电机轴位置脉冲的输入，可以是鉴相信号或转速
信号； ４）用于励磁、AGC等的4-20mA控制信号； ５）GPS标准时间信号；
数据集中器
2回500KV线路相量 测量及录波单元 PCS-996A
100M以太网交换机 RCS9883
100M光交换机 RCS9881
光纤线标志
电源
1101 1121
MPC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1401
1101 1121
变送器插件
M PC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1522
1、系统结构
PMU-M PMU-G PMU-G PMU-G
FTP故障文件
103定值
1344相量
PMU-CS
主站
PMU-P
2、单元组成
• GPS授时／守时单元 PMU-GPS • 线路测量装置 PMU-M • 发电机测量装置 PMU-G • 通信管理单元 PMU-CS • 就地分析子站 PMU-P
3、PMU-GPS
M PC5200
DSP 插件
1401 变送器插件
1522
开入
1522
开入
1522
开入
1522
开出
#3,#4机组录波 功角测量单元
PCS-996B
100M以太网交换机 RCS9883
#5，#6机组录波及 功角测量单元
PCS-996B
#3,#4机组控制室
#5,#6机组控制室
PMU分析主站
路由器 交换机
GPS单元 RCS-9785C
PMU
PMU在动态监测系统中的地位
主站（分析中心站）
主站
子站 / 数据集中器
PMU
PMU
………
子站 / 数据集中器
PMU
PMU
电力系统实时动态监测系统结构体系图
GPS卫星
电力系统动态安全分析工作站
GPS卫星天线 WAN
防火墙
LAN WEB服务器 数据库服务器
前置机
EMS系 统
网关
SCADA 系统
5、PMU-G
机端电压电流
轴脉冲(鉴相/转速)
GP
状态接点
S
发
电压电流同步相量
电
机
内电势同步相量
测
量
发电机功角
1
实时UIPQ数据
G
1、6路模拟量（1条线路） 2、4路4－20mA输入 3、1路键相脉冲 4、1路转速脉冲
PMU的主要功能
一、实时监测功能
a、 装置应具备同时向主站传送实时监测数据的能力。 b、 装置应能接受多个主站的召唤命令，传送部分或全部测量通道的实时
监测数据。 c、 装置实时监测数据的输出速率应可以整定，在电网正常运行期间应具
有多种可选输出速率，但最低输出速率不低于1次/秒。在电网故障或特 定事件期间，装置应具备按照最高或设定记录速率进行数据输出的能力。 d、 装置实时监测数据的输出时延（相量时标与数据输出时刻之时间差） 应不大于30ms。
LAN 分析中心站
分析工作站 数据库服务器 数据集中器
WAN LAN 数据集中器 LAN
EMS系统
SCADA 系统
LAN 分析中心站
分析工作站 数据库服务器 数据集中器
WAN LAN
PMU单 LAN 元
EMS系统 SCADA 系统
PMU单 元
电力系统同步相量测量系统总体结构
PMU关键技术
1、同步采样技术； 2、定点采样下的频率跟踪技术； 3、高速稳定的通讯技术； 4、基于标准时钟信号的同步相量测量； 5、失去标准时钟信号的守时能力； 6、PMU与主站之间能实时通信并遵循有关通信协议。
天 线
输入信号
GPS模 块 守 时 模 块
时时 间间 控分 制配 单单 元元
光纤信号 串行口信号
1、天线的长度可为30／50／100／1km 2、输出接口不够时可通过输入信号进行级联
4、PMU-M
同
P
T
C
T
GP
状
S
态
接
点
线 路 测 量 装 置 1 M
步
相
量
SCA
实
DA/
时
WA
数
MS
据
1、n*6 模拟量（n=线路） 2、n*16 开关量（n=线路）