PMU检测装置介绍

20世纪90年代初,基于全球定位系统(G lobal 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。

它的出现促进了大电网广域测量/监视系统(Wide-Area Measurement/ Monitoring System,WAMS)的形成和发展。

我国电力发展趋势逐年实现全国电网互联,随着电网的规模不断扩大,单台机组容量不断增大,电网的动态特性变的非常复杂。

为了进一步加强电力系统调度对电力系统的动态稳定监控和分析的能力,需要在重要的变电站和电厂安装同步相量测量装置,构建电力系统实时动态检测系统,并通过调度中心对电力系统的动态过程进行监测和分析。

大型电力系统的功角稳定性、电压稳定性和频率稳定性三者之间相互诱发、相互影响,其中电压相量和功角状况是系统的主要状态变量,是系统是否稳定运行的标志。

如果能直接测量,那么将大大节约电力系统稳定计算的时间,提高了状态估计可靠性,甚至有可能实现电力系统实时自动控制。

1 广域同步相量测量系统的组成广域相量监测系统由以下几个部分组成。

相量测量装置PMU(phasor measure-ment unit)——用于同步相量的测量和输出并进行动态记录。

DC(data concentrate)——用于站端的数据接收和转发的通讯装置。

子站(substation)——安装在同一电厂或变电站的P M U 和D C 的集合。

主站(main station)——安装在电力调度中心,用于接收、管理、存储、分析、告警、分析和转发动态数据的计算机系统。

电力系统实时动态监测系统(real time power system dynamic monitoring system)——以同步相量测量和现代通讯技术为基础,对电力系统进行动态监测和分析的系统。

pmu在电力系统的应用实例PMU（相位测量单元）是一种高精度、高速度的电力测量设备，广泛应用于电力系统中。

本文将以几个实际应用案例来展示PMU在电力系统中的作用。

第一个应用案例是在电力系统动态稳定性监测中的应用。

PMU可以实时测量电力系统中发电机、变压器和传输线路等设备的相位角和频率等关键参数。

通过对这些参数的监测与分析，可以及时发现电力系统中的异常情况，并采取相应的措施来保持系统的稳定运行。

例如，在一次电力系统故障中，PMU可以精确地测量系统中各个节点的相位角变化，并将这些数据传输到监控中心。

监控中心可以通过分析这些数据，快速判断故障的位置和类型，并采取措施来恢复系统的稳定。

第二个应用案例是在电力系统频率控制中的应用。

电力系统的频率是一个重要的参数，它直接影响到系统的稳定性和供电质量。

PMU 可以实时监测电力系统的频率，并将这些数据传输到监控中心。

监控中心可以通过分析这些数据，判断系统是否存在频率偏差，并采取相应的措施来调整发电机的输出功率，从而保持系统的频率稳定。

第三个应用案例是在电力系统故障检测与定位中的应用。

电力系统中的故障是不可避免的，而故障的及时检测和定位对于保障系统的安全运行至关重要。

PMU可以实时测量电力系统中各个节点的电压和电流等参数，并将这些数据传输到监控中心。

监控中心可以通过分析这些数据，检测出系统中的故障，并通过比较不同节点的相位角和频率等参数，定位故障的位置，从而指导维修人员进行修复工作。

通过以上的实际应用案例，我们可以看出PMU在电力系统中的重要性和作用。

它可以实时监测电力系统中的关键参数，及时发现系统中的异常情况并采取措施，从而保证系统的稳定运行。

同时，PMU 还可以帮助监控中心进行故障检测与定位，提高故障处理的效率。

总之，PMU的应用为电力系统的安全运行和供电质量提供了有力的支持。

南方电网相量测量装置(PMU)技术规范Q/CSG 中国南方电网有限责任公司企业标准DL/T -20 南方电网相量测量装置（PMU）技术规范Specification for Synchronized Phasor Measurement Unit中国南方电网有限责任公司发布目次1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (3)4配置原则及接入量要求 (4)5装置基本功能 (6)6装置技术性能 (9)7装置运行条件 (13)8命名规范 (19)附录A (20)前言相量测量装置和广域测量系统是电力系统安全稳定监测的重要手段。

为了规范南方电网相量测量装置的技术性能，提高南方电网相量测量装置和广域测量系统的应用水平，制定本标准。

本标准规定了南方电网相量测量装置的配置要求、基本功能、技术性能、运行条件、命名规范等方面的内容。

本标准由南方电网公司系统运行部提出、归口并负责解释。

本标准的主要起草单位：中国南方电网有限责任公司系统运行部本标准的主要起草人：余畅、苏寅生、徐光虎、张勇、侯君。

南方电网相量测量装置（PMU）技术规范1 范围1.1 本规范规定了南方电网区域内的电力系统同步相量测量装置（以下简称相量测量装置）的配置要求、基本功能、技术性能、运行条件、命名规范。

1.2 本规范适用于南方电网。

南方电网各级基建部门、工程建设单位、设备运行维护单位应遵守本规范。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规定的引用而成为本标准的条款。

凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，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 C37.111-2001 《电力系统暂态数据交换通用格式》GB/T 2887-2000 《电子计算机场地通用规范》GB/T 9361-1998 《计算站厂地安全要求》GB/T 15153.1-1998 《远动设备及系统》第2部分：工作条件第1篇：电源和电磁兼容性GB/T 15153.2-2000 《远动设备及系统》第2部分：工作条件第2篇：环境条件（气候、机械和其他非电影响因素）GB/T 17626.2-2006 《电磁兼容》试验和测量技术静电放电抗扰动试验GB/T 17626.3-2006 《电磁兼容》试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰动试验GB/T 17626.4-1998 《电磁兼容》试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰动试验GB/T 17626.5-1999 《电磁兼容》试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰动试验GB/T 17626.6-1998 《电磁兼容》试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰动试验GB/T 17626.8-2006 《电磁兼容》试验和测量技术工频磁场抗扰动试验GB/T 17626.12-1998 《电磁兼容》试验和测量技术振荡波抗扰动试验GB/T 11287-2000 《电气继电器》第21部分：度量继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验第1篇：振动试验（正弦）GB/T 14537-1993 《量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验》GB/T 3047.4-1986 《高度进制为44.45mm的插箱、插件的基本尺寸系列》GB 4208-2008 《外壳防护等级（IP代码）》GB 14598.27-2008 《量度继电器和保护装置第27部分：产品安全要求》3 术语和定义3.1 相量 phasor正弦量的复数表示形式。

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。

第33卷　第9期2005年9月华东电力Vol.33　No.9 Sep.　2005P M U同步相量测量装置的检测和误差处理方法庄黎明,潘永刚(华东电力试验研究院,上海　200437)摘　要:对比了传统的检测方法与动态检测方法的不同,分析了测量原理和误差处理上的区别,认定了传统的误差处理方法的不可用性。

对P MU同步相量测量装置,提出运用概率统计的原理建立新的检测方法和误差处理方法。

关键词:P MU装置;动态测量;随机误差;标准偏差;误差离散性;置信区间中图分类号:　T M743　文献标识码:B 文章编号:100129529(2005)0920045202D etecti on functi on of Pha se M ea sure m en t Un it and its error trea t m en t m ethodsZUAN G L i-m ing,PAN Yong-gang(East China Electric Power Test&Research I nstitute,Shanghai200437,China)Abstract:The difference bet w een the Phase Measure ment Unit(P MU)and the traditi onal measure ment method is compared,including the difference bet w een the t w o in the as pects of measurement p rinci p le and err or treat m ent,and the traditi onal err or treat m entmethod is p r oved inaccurate.The ne w detecti on and err or treat m entmethods using p r ob2 ability statistics are put for ward f or P UM.Key words:P MU;dynam ic measure ment;random err or;standard deviati on;err or discretizati on;confidence interval 为了进一步加强电力系统调度中心对电力系统的动态稳定监测与分析的能力,需要在重要的变电站和发电厂安装P MU同步相量测量装置(Phase Measure ment Unit,以下简称P MU装置),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。

图1 典型PMU内部结构
PMU的内部接口图，其数据处理流程为通过将外接信号+/-5V，再通过A\D芯片将模拟信号转换为数DSP芯片对A\D采样值进行DFT
过以太网等通信模块将数据送出。

PMU主要覆盖的电网环节包括。

500 kV变电站，所有500 kV侧、220 kV侧间隔的电压、电流，必要的开关量。

WAMS主站
通讯设备
辅助分析单元
数据集中器DC
同步时钟
对时光纤内网通讯站内网络
内网交换机
PMU
PMU
PMU PMU 图2 典型PMU 组网图
2 P MU 检验方案
2.1 P MU 检测装置
本文设计的装置采用GPS 同步的基于DSP 的高精度表源一体化技术设计的标准源、并结合计算机网络技术获取PMU 数据，实现对PMU 静态参数和动态参数的检测，可通过无线网络有多台检测装置构建实现多节点同步仿真测试。

目前本装置能够对PMU 装置进行回路检测、规约测试、功能检测、精度测试以及数据传输延时自动检测等，可生成报文及管理数据，还可以对数字化变电站的合并单元（MU ）进行检测。

时标标准源及PMU 检测单元的主要有GPS 同步信号源、功率放大模块、采样测试单元、PMU 测试单元等组成。

同步相量测量装置自动测试软件的功能中软件具有输出时间同步控制、模拟监测系统主站通信与实时动态监测系统现场检验规程配合实现自动测试等功能。

硬件系统框图3所示。

儈䙏DDS GPS
CPU Ӕ⍱⭥ /⭥⍱ ⦷
⁑
儈䙏DAC
亴 㺕 䰤 ↕ ↓。

快捷发现同步相量测量装置（PMU）运行异常的方法及应用摘要：同步相量测量装置主要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，在测量过程中，对电力系统中的电压电流及频率的复制和相交进行有效测量，在目前的电力调度系统中得到了有效的应用，其运行状态具有突出的特点，不但在快速性和准确性方面达到了监测要求，同时在监测质量方面也满足了监测需要。

因此，我们应当根据监测的实际需要，合理选择同步相量测量装置，并对其优势和检测过程进行全面分析。

对当前同步相量测量装置的运行实际和特点深入了解之后，对其运行异常的原因进行分析并制定有效的应用方法，对于提高电力调度系统的运行效果具有重要作用。

关键词：同步相量测量装置；运行异常；方法；应用引言基于电力调度系统的运行需要以及电力调度系统的设计特点，在运行过程当中我们应当掌握其运行优势和运行需求，根据运行的特点采取有针对性的监测方式，提高监测质量。

结合当前电力调度系统的运行实际PMU子站和WAMS主站通信流程，主要的通信方式在通信过程中受到装置运行的影响和装置特点的影响，容易出现PMU数据的异常。

因此，掌握正确的分析方法，做好PMU子站与WAMS主站通讯系统的分析，能够为整个电力调度系统的运行监测提供有效帮助，为PMU装置的有效运行奠定良好的基础。

一、WAMS主站与PMU子站通信流程WAMS主站与PMU子站在通信过程当中采取了实时通信的方式，其通信协议主要以TCP协议为主，在通信中需要建立专门的管道，传输管道主要包括管理管道和数据管道两种形式，其中管理管道是在子站和总站之间传递管理信息，以及记录数据的双向传输通道。

数据管道是单向通道，主要是满足子站向主站上传实时数据的实际需要，在具体应用中采用采油实时数据传输的方式，掌握PMU子站的运行状况，PMU子站及时的向WAMS主站传输系统数据，对于提高PMU子站的运行质量和满足PMU子站的运行需要具有重要作用。

因此，这种数据传输模式，是WAMS与PMU子站通信的主要方式[1]。

本文主要针对新疆区域PMU调试做个简单说明【简介】PMU又叫同步相量测量装置，同步相量测量装置(PMU)主要用于电力系统同步相量测量，以及暂态和动态过程的记录和上送。

【装置类型】1.PCS-996GPMU 数据集中器，接收采集单元(PCS-996A/B)输出的数据，进行集中处理，并向WAMS主站上送实时数据和离线数据(动态录波数据和暂态录波数据)。

2.PCS-996APMU 数据采集单元，主要用于变电站、开关站、发电厂。

采集母线、线路、主变的电气量以及开关量。

3.PCS-996BPMU 数据采集单元，主要用于发电厂。

可采集2 台机组的交流量、直流量、开关量以及键相脉冲。

另外还可采集2个常规间隔（母线、线路或主变）的电气量。

【组网方式】第一种：对时线的连接（有以下三种对时模式，根据工程实际来选择）GPS天线→9785C →PCS-996A/B/G⌝外部B码源→9785C →PCS-996A/B/G⌝外部B码源→PCS-996A/B/G （可取消9785C装置）⌝第二种：CPU板间的网络连接（存在如下两种模式组网）1102E网口(以太网) －＞PCS-9882C(以太网)⌝1102J光口(ST头多模)－＞PCS-9882C(LC头多模)⌝第三种：DSP板间的光纤连接ST头多模尾纤直连⌝【PMU调试】PMU调试的大概步骤：1.根据PMU系统组网方式完成组网。

2.检查对时确保所有PMU装置同步灯亮起。

3.检查PMU内核版本、文件版本和程序版本，若不是最新需要更新为最新。

（请参考《PMU 生产调试大全9d》和《PMU调试手册》）4.根据设计蓝图明确接入PMU采集单元的遥测量，配置定值。

5.向省调申请IP和IDcode，配置PMU996G定值。

6.要求调试单位加量完成单体测试后与省调核对信号。

[根据PMU系统组网方式完成组网]一个完整的PMU系统一般包括1台RCS9785C、1台PCS996G、2台PCS996A、2台PCS996B、2台PCS9882。

PMU动态监测装置在风电运行控制中的深化应用摘要: 随着规模化风电的快速开发，三北地区集群化风电基地已初步建成规模，但由于风电均处于电网末端，网架结构薄弱，且呈现串供接力供电，风电的波动性和随机性对电网的安全稳定运行产生较大的影响，如何通过动态监测装置PMU深入挖掘风电场及风机的秒级运行信息以及掌握其运行特性，对于调控风电运行意义重大，特别是针对近年来风电场出现的功率波动、振荡意义重大，本文通过对PMU装置采集数据的深入分析以及相关数据的对比，提出了目前PMU装置在监测风电运行时弊端以及需要改进的措施和建议。

对后续风电运行监测奠定了坚实的基础。

关键字:PMU；动态监测；风机；模态1 引言近年来，随着对清洁能源建设的大力推进，规模化新能源得到了快速发展，受风能资源与负荷中心的逆向分布，风电普遍采用“集中式开发、远距离输送”的发展模式。

风电汇集系统内风电场多为辐射型连接,汇集线路较长,并且少有或没有负荷接入,形成弱联接串供接力送电的送端电网，由于缺少电源支撑、短路容量小、风电随机波动性，电缆和架空线路并存，风机变频器运行特性的影响，风电汇集地区出现了次同步和超同步频率的功率波动振荡现象。

如何利用PMU装置收集动态监测数据，通过对动态数据的监测分析，深入研究风机和风电场的运行特性，提高对风电运行的深入认识，特别是对次同步和超同步振荡的运行机理的认识，是一个全新的研究内容，本文通过对PMU监测装置的原理分析，数据采集分析，以及对风电次同步和超同步振荡数据的分析，指出了现有的PMU装置对次同步和超同步振荡监测存在的不足之处，提出了改进措施和建议，对完善PMU装置的功能，扩充PMU装置在电力系统中的深化应用具有重要的现实意义。

同时，将本文提出扩充PMU装置功能的建议在试点工程中也证明了其有效性。

2 PMU装置及采集数据情况PMU装置是全球卫星定位系统和相量测量单元结合的产物，在电力系统监测、保护、控制等诸多方面有很多应用。

关于PMU检测装置校验平台的研究与实现研究者凤娟杨艳婷周飞艳发布时间：2023-06-15T04:29:18.494Z 来源：《中国电业与能源》2023年7期作者：者凤娟杨艳婷周飞艳[导读] 随着相量测量技术的发展，PMU作为广域测量系统装置广泛应用于互联电网各节点支路中。

近年来电力电子设备广泛使用干扰电力系统安全稳定运行，复杂的电网环境对PMU装置稳定运行带来挑战，必须对入网的PMU定期实行在线检测。

研究介绍PMU检测理论方法，设计MPU检测装置以GPS同步技术为基础，采用频率自适应最优滤波算法保证测量精度，在上位机平台配合下有效对PMU进行实时在线分析，是确保PMU运行的重要测试设备。

硬件分为数据采集与通信控制模块，介绍装置各部分硬件设计及软件流程，测试表明装置性能达到预期要求。

云南电网有限责任公司德宏供电局摘要：随着相量测量技术的发展，PMU作为广域测量系统装置广泛应用于互联电网各节点支路中。

近年来电力电子设备广泛使用干扰电力系统安全稳定运行，复杂的电网环境对PMU装置稳定运行带来挑战，必须对入网的PMU定期实行在线检测。

研究介绍PMU检测理论方法，设计MPU检测装置以GPS同步技术为基础，采用频率自适应最优滤波算法保证测量精度，在上位机平台配合下有效对PMU进行实时在线分析，是确保PMU运行的重要测试设备。

硬件分为数据采集与通信控制模块，介绍装置各部分硬件设计及软件流程，测试表明装置性能达到预期要求。

关键词：PMU检测装置；校验平台；设计实现电力系统是集电力生产传输分配与一体的智能系统，其稳定快发展推动社会的进步。

随着分布式新能源等新负荷大规模并网导致电网运行环境变差，严重影响电力系统安全稳定运行。

同步相量技术为实时监控电网运行状况提供技术手段，广域电网WAMS以PMU为基本单元对关键点运行状态全面准确实时监测，WAMS可以通过GPS接收机为测量数据统一授时，可对故障快速定位提供动态信息对电力系统实时监测【1】。