下载文档原格式
摘要同步相量测量装置(PMU)是广域测...基于DSP的同步相量测量装置的研究1733摘要同步相量测量装置(PMU)是广域测量系统(WAMS)中关键设备之一。
本文设计基于DSP(TMS320LF2407A)双CPU结构的PMU，详述其硬件构成，并对其中的数据采集、GPS 授时、数据通信部分作进一步阐述。
在软件系统中引入实时操作系统μC／OS-II，确保整个系统的实时性和可靠性。
关键词同步相量测量装置PMU DSP双CPU μC／OS-II GPS引言随着全球卫星定位系统(GPS)的广泛应用，基于GPS的实时相量测量装置PMU(Phase Measurement Unit)很好地解决了电力系统广域空间同步测量的问题，并形成了电网广域测量系统WAMS(Wide Area Measurement System)。
PMU在全网统一的时间坐标系下(通过接收GPS的同步时钟信号)，对电力系统不同节点的电压和电流进行同步采样，通过数据处理生成各节点电压、电流的正序相量，由GPS给每个相量打上时间标签，然后将这些信息实时传送到控制中心。
控制中心在统一的时标下，根据各个PMU的测量信息对电力系统的状态进行分析，进行全电网的稳定控制、事故预警等。
本文提出的PMU构成方案，充分利用了数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)的集成资源，采用双CPU结构，以GPS秒脉冲为同步时钟信号，结合高速14位A／D芯片进行采样，并以USB 2．0接口、CAN总线接口和以太网接口相结合的通信方式实现高速、大容量的数据传输。
软件没计采用μC/OS-II实时操作系统，保证了装置的实时性和可靠性。
1 PMU的构成与硬件实现作为WAMS的关键组成部分，实时性和可靠性是最重要的，因此PMU的设计也应以此为依据。
PMU的原理框图如图1所示。
来自PT／CT二次侧的电信号经前置滤波，变为适合DSP处理的小信号。
然后，根据GPS 输出的同步时钟秒脉冲(PPS)经DSP(No．2)内部的捕获单元产生满足时间同步和频率同步要求的异地同步采样信号，启动A／D转换。
pmu基本架构PMU基本架构随着电力系统的不断发展和智能化的推进，电力监测和保护技术也得到了很大的发展。
其中，PMU（Phasor Measurement Unit，相量测量单元）作为电力系统监测和保护的重要组成部分，其基本架构至关重要。
一、PMU的定义和作用PMU是一种用于测量电力系统中电压和电流的相位和幅值信息的设备。
通过测量电压和电流的相位和幅值，PMU可以提供电力系统的动态状态信息，如频率、相位角、功率等，从而实现对电力系统的实时监测和保护。
二、PMU的基本组成1. 传感器：传感器是PMU的核心部件，用于测量电力系统中的电压和电流信号。
传感器通常采用电流互感器和电压互感器来实现，通过对电流和电压信号的测量，可以获取电力系统的相位和幅值信息。
2. 采样和量化电路：采样和量化电路用于对传感器测量到的电压和电流信号进行采样和量化处理。
采样和量化电路通常采用高速ADC （Analog-to-Digital Converter）来实现，可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
3. 数据处理单元：数据处理单元是PMU的核心部件，用于对采样和量化电路获取到的数字信号进行处理和计算。
数据处理单元通常采用高性能的数字信号处理器（DSP）或者现场可编程门阵列（FPGA）来实现，可以实时处理和计算电力系统的相位和幅值信息。
4. 通信接口：通信接口用于将处理得到的电力系统状态信息传输给上位系统或其他设备进行进一步的分析和处理。
通信接口通常采用以太网接口或串口接口来实现，可以实现与其他设备的数据交互和通信。
三、PMU的工作原理PMU的工作原理主要包括采集、处理和传输三个步骤。
首先，传感器测量电力系统中的电压和电流信号，并将其转换为模拟电压和电流信号。
然后，采样和量化电路对传感器输出的模拟信号进行采样和量化处理，得到数字信号。
最后，数据处理单元对采样和量化得到的数字信号进行处理和计算，得到电力系统的相位和幅值信息，并通过通信接口将其传输给上位系统或其他设备。
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。
同步相量测量装置作用同步相量测量装置（Synchronized Phasor Measurement Unit，简称PMU）是一种用于对电力系统进行实时监测和控制的高精度测量设备。
它能够准确测量电压、电流等相位和振幅信息，并与时间戳同步。
PMU主要由一台GPS接收器、一台高精度时钟、一台A/D转换器和一台通信模块组成。
PMU的作用主要有以下几个方面：1.实时监测电力系统状态：通过精确测量电流和电压的相位、频率、振幅等信息，PMU能够实时监测电力系统的状态。
它能够提供高精度、高频率的数据，帮助运行人员了解系统的实际运行情况，包括电压的稳定性、频率偏差、相位角等指标，从而及时发现潜在的问题和异常。
2.电力系统可靠性评估：PMU能够实时记录电网中的电流和电压波形数据，并与时间戳同步。
这些数据可以用于电力系统的可靠性评估，通过分析不同时刻系统的状态和性能，可以检测到潜在的故障和问题。
通过PMU提供的数据，可以进行故障分析和定位，并及时采取相应的措施以保障电网的稳定运行。
3.功率平衡和负载管理：PMU能够提供各个节点的电压和电流数据，这对于功率平衡和负载管理非常重要。
通过实时监测电网中不同节点的功率波动，可以及时发现负荷过重或不平衡的情况，并采取相应的调整措施。
同时，PMU还可以提供功率因数、无功功率等信息，为系统负载管理提供参考依据。
4.电能计量和电费结算：PMU可以提供准确的电流和电压数据，这对于电能计量和电费结算至关重要。
传统的电能计量方式往往存在一定的误差，而PMU能够提供高精度的电能数据，可以减少计量误差，提高电费的结算准确性。
5.电力系统灾难响应：PMU提供的高频率数据可以用于电力系统的灾难响应。
比如，在发生地震、风暴或其他灾害时，PMU能够提供实时的数据，帮助分析师和运行人员迅速评估电力系统的状况以及可能出现的问题，并及时采取反应措施。
总之，同步相量测量装置是电力系统监测和控制的关键设备，它能够提供高精度、高频率的电压和电流等参数数据，帮助监测运行状态、评估系统可靠性、进行负载管理和能效分析等。
PMU的原理及在电厂的应用1. 什么是PMU？PMU（Phasor Measurement Unit），中文译为相量测量单元，是一种用于精确测量电力系统中电压、电流的相位和幅值，并实时输出相量信息的设备。
PMU可以实时采集电力系统中各个节点的相量数据，通过 GPS 时间同步，将数据传输到监控中心，为电力系统的运行控制和故障分析提供准确的数据支持。
2. PMU的原理PMU的原理基于同步采样，即通过GPS全球定位系统来实现对各个节点的时间同步采样。
PMU通过高速ADC（模数转换器）对电压和电流进行同步采样，采样速度可达每秒数万次。
通过对采样数据进行数字信号处理，可以得到电压和电流的相位和幅值信息。
3. PMU在电厂的应用3.1 电网监测与风险预警在电厂的应用中，PMU主要用于电网监测与风险预警。
通过实时采集电网各个节点的相量信息，可以对电网的运行状态进行监测和分析。
当电网中出现异常情况时，例如电压异常、频率异常等，PMU可以及时发出警报，提醒运维人员进行相应的处理，以防止事故的发生。
3.2 故障定位与故障分析PMU在电厂中还可以用于故障定位与故障分析。
当电网发生故障时，PMU可以提供准确的相量数据，通过对数据的分析，可以定位故障发生的位置和原因，为事故处理提供指导和依据。
3.3 电力系统稳定性分析PMU可以帮助电厂进行电力系统稳定性分析。
通过实时采集电网中各个节点的相量数据，可以绘制电压和频率的波形图，分析电力系统的稳定性。
当电力系统发生不稳定情况时，PMU可以及时提供数据，并通过指标分析判断系统的稳定性状况，以便进行相应的调控。
3.4 电网规划和优化PMU还可以在电网规划和优化方面发挥作用。
通过对电网中各个节点的相量数据进行分析，可以评估电网的可靠性和容量，为电网的规划和优化提供数据支持。
此外，PMU还可以用于评估分布式能源的接入对电网稳定性的影响，帮助电厂制定合适的发展策略。
4. 小结PMU作为一种相量测量单元，可以实时采集电力系统中电压和电流的相位和幅值信息，并通过GPS时间同步传输数据到监控中心。
浅谈同步相量测量装置PMU随着中国电力系统的快速发展，对电网动态安全监测提出了更高的要求。
电网广域测量系统（WAMS）作为一种新型、有效的监测系统，通过同步采集相量数据为电网监测技术提供了新方向。
同步相量测量装置（PMU）是广域测量系统的基础单元，其测量的精确性和实时性是直接影响到电力系统动态监视与分析、继电保护等高级应用的重要因素。
本文介绍了同步相量测量装置的结构原理，以及相关的几种同步方法、频率跟踪方法和同步相量测量算法，并对其各自的优缺点进行分析。
标签：电网动态安全监测；广域测量系统；同步相量测量装置1 引言电力是现代社会经济发展和日常生活不可或缺的一种能源。
自美国加拿大发生史上最严重的大停电，世界各地相继曝出大规模停电事故，其给社会和居民生活造成难以估计的损失。
同时，电网的安全可靠运行愈发引起了各国的重视，对于电网安全监测技术的要求也随之提高。
广域测量系统（WAMS）是一种新型的电网监控系统，主要用于监测电力系统动态运行情况。
相较于传统的SCADA系统，WAMS通过GPS统一授时，为电网内不同测量点提供同步参考时标并进行相量数据的同步采集，从而实现电网运行动态监视[1，2]。
同步相量测量装置PMU是WAMS的基本单元，是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，利用PMU可改善对系统稳态情况的监测性能和进行状态估计。
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。
2 同步相量测量装置的技术原理PMU通过传感器采集电力信号，经滤波器滤除谐波干扰，GPS模块产生秒脉冲（PPS，即每秒1个脉冲），和频率跟踪与测量环节合成异地同步采样脉冲序列，AD转换器接收到采用脉冲后触发模数转换，在微处理器中进行数据计算处理并定上时钟标刻，发送至数据中心。
PMU测量信号的处理分别包括异地同步、频率跟踪测量和同步相量测量。
异地同步方法有选取数据窗的起始、中间或末尾作为同步时标三种。
