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︱410︱2016年11期
汪夏斌
广东惠州天然气发电有限公司，广东 惠州 516082
摘要：利用PMU 装置可以实现对电厂甚至全电网的功角稳定情况进行全面的监测，为功角稳定提供了最丰富、最可靠的数据。文章介绍了SMU-1系列PMU 装置的系统构成与同步相量测量的实现方法，指出了在电厂实现PMU 控制的优势所在。
关键词：同步相量；测量；功角；控制；
中图分类号：P335+.1 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）11-0410-02
前言 随着全球和地区经济一体化的步伐加快，由于能源分布和经济发展的不平衡及电网互联运行的巨大效益，使大电网互联、跨国联网输电的趋势不断发展。而电网互联而产生的电网稳定运行等问题也日益突出，近年来欧美等发达国家相继发生了多起大停电事故，给相应的国家造成了不可估量的损失。 对电网互联运行安全的最大威胁是运行稳定性的破坏。电力系统稳定按性质可分为三种：功角稳定、电压稳定和频率稳定。其中功角稳定又分暂态稳定和系统低频振荡。建立广域电网的稳定监视及控制系统具有重要的意义，它可为功角稳定提供最直接的原始数据。 我国将逐年实现全国联网。为配
毛发生长剂合全国联网，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和分析能力，需要在重要的变电站和发电厂安装同步相量测量装置，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。 1 SMU-1系列同步相量测量控制装置的基本单元构成 我厂采用的是南京南瑞公司生产的SMU-1型同步相量测量控制装置。SMU-1系列同步相量测量控制系统在我厂的网络结构图如下： 图1 PMU 网络结构图
（1）SMU-1GPS 时钟同步单元
主要通过接受外部GPS 信号，通过将该信号进行转换后，通过光纤方式，将GPS 报文信息、1PPS 信号、同步信号等向各个SMU 测量单位进行发送，以保证在每个单元上的时钟与中调主站是保持完全一致的。
（2）SMU-1CS 同步相量数据集中器
通过网络口与SMU-1M、SMU-1G 等单元通讯，接收并解释其报文信息，并将实时向量值以规约或者报文的形式，以规定的速率向中调主站发送。装置实时检查全站的运行情况，在出现通讯异常，GPS 失步等情况下，发出告警信号。
（3）SMU-1G 发电机同步相量测量单元mmbbs
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测量发电机的三相机端电压、电流的向量值与内电势角度，计算出内电势向量值，并采集各个开关的状态信号。对发电机的运行
情况进行实时在线监测。装置还具备暂态录波功能，可完成所有常规故障录波。 （4）SMU-1P 同步相角测量管理单元 该单元为工控机平台及WINDOWS2000操作系统，具有良好的人机界面。机内应用分析软件功能主要包括：故障录波波形分析、差流分析、相量分析、序量分析、谐波分析、频率分析、过激磁分析、
测量阻抗分析（可分析发电机的失磁保护特性，包含有功阻抗圆、无功阻抗圆、临界电压阻抗圆）、电气试验分析（含发变组三相稳定短路特性试验分析和空载特性试验分析）。 （5）SMU-1M 同步相量测量控制单元 测量220KV 母线各个间隔（包括线路间隔、母线间隔、变压器
间隔）的三相基波电压、电流的向量值，并采集各开关的状态信号。对电压、电流、有功、无功以及频率进行实时监测。装置也具备暂态录波功能，可完成所有常规的故障录波。 2 SMU-1系列装置的基本原理 同步相量测量控制的主要监测对象为线路与发电机。SMU-1系列装置在实现上述两个方面监测的原理基本总结如下。 2.1 线路同步相量测量原理
线路的相量采集主要测量相对于绝对时间的相量角度及幅值，并通过其计算系统功率潮流等信息。 在SMU-1同步相量测量装置中，采用SMU-1GPS 时钟同步单元发
生的1PPS 及同步信号进行信号采集。如图2所示的交流量：
1PPS
图2 相量采集示意图
装置以每秒10kHz 速度进行采样。采样数据采用全波FFT 进行计算，以1PPS 上升沿为每秒开始，记录在上升沿前20ms 的相量数据。在每秒中，按规定帧数产生报文数据。
全波FFT 计算中，在频率变化下，装置首先通过软件精确计算出系统频率，在得到频率后，采用特殊的变窗口算法调整计算的窗口，选取完整周波数据计算，从而可精确计算出系统的相量。
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对于线路、母线的电压、电流，通过FFT 计算后装置将给出： 1)幅值、谐波、相角 2)频率
3)正序量、负序量、零序量 4)有功、无功、功率因素
在计算出以上相量后，可根据要求设定故障录波启动判据，在达到启动条件下，分时段记录系统故障数据，存贮于装置内部FLASH 中，直至被数据集中器收集。
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离子风机aryang2.2 发电机功角测量原理
发电机功角 是电力系统的重要变量，但其缺乏直接测量的方法，一般可采用三种方法测量或计算发电机内电势。方法一： 转速积分法。通过计算法获取稳态功角值，采集转子脉冲，对转速求积分修正功角。 方法二：内电势计算法。通过测量发电机机端电压、
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