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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。
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。
分布式同步相量测量装置概述分布式同步相量测量装置（Distributed Synchronized Phasor Measurement Unit，简称DS-PMU）是一种可以实现对电力系统进行实时监测和定位故障的高精度装置。
DS-PMU采用了分布式的方式，可以同时对多个节点进行测量，获得更加全面的监测数据。
该装置依据卫星同步技术进行精确时钟同步，实现测量值的同步。
原理DS-PMU主要由测量单元、数据采集单元、数据传输单元和控制单元四个模块组成。
其中，测量单元用于对电压、电流等数据进行测量和处理；数据采集单元用于对测量数据进行采集和处理；数据传输单元用于将采集到的数据传输到控制单元；控制单元用于对测量数据进行处理和分析，并根据需要进行控制命令的下发。
DS-PMU采用相量测量技术，通过对电压和电流进行同时测量，并通过相量变换计算出电网中的相量参数，如电压、电流、相位、频率等。
相量测量不仅能够实现相位和频率的测量，还可以通过相量拟合等算法实现对电压稳态和暂态过程的监测。
DS-PMU还可以通过将多个相量合成一个全系统相量的方式，获得电力系统的全面监测数据，从而实现对电力系统的稳定性、安全性和可靠性的全面监测。
特点•高精度：DS-PMU采用了高精度的相量测量技术，可以实现相位和频率的高精度测量，并通过相量拟合算法实现对电力系统的全面监测。
•大容量：DS-PMU可以同时对多个节点进行测量，多个节点测量数据可以合成一个全系统相量，获得电力系统的全面监测数据，容量可达数百M/s，可以满足大规模电网监测需求。
•高可靠性：DS-PMU采用了精确时钟同步技术，实现了多节点数据同步，能够解决测量数据相位一致性问题，提高了数据采集和处理的可靠性。
•分布式：DS-PMU采用分布式的方式进行测量，可以在电力系统的多个节点进行测量，获得更加全面的监测数据，提高了监测的准确性。
•智能化：DS-PMU采用了先进的数据处理技术，可以对监测数据进行实时处理和分析，根据需要进行控制命令的下发，实现对电力系统的智能监测和控制。
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。
