水利水电
压延膜
158 2015年54期
平金伟
华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂，云南南涧 675702
摘要：同步相量测量装置（PMU）是电力系统安全稳定运行监测的重要手段、也是电网监测低频振荡及故障录波的重要设备，其最关键的技术要求就是在高精度测量基础上的同步性和实时性。本文结合小湾电厂同步相量测量装置（PMU），阐述装设PMU 的必要性、系统构成、原理及其应用。 关键词：同步相量；PMU；时钟同步
中图分类号：TM933.312 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)54-0158-01
小湾电厂同步相量系统采用PAC-2000D分布式相量测量装置，对小湾6台机组及三条线路电气量实时同步测量，设备自2009年投运以来运行良好，提高了电力系统在线监测和实时控制技术水平，同时提供电网实时数据为电网安全稳定运行分析提供了强有力的依据。 干衣柜1 设置PMU装置的必要性
永磁接触器传统电力系统监测手段难以用于对全系统动态行为的分析。缺乏精确有效的广域同步时钟，不满足实时性要求，给电力系统的计算和控制引发诸多困难。值班员只能根据潮流、依靠经验间接判断系统的稳定性，给调度工作带来难度和压力。
随着高精度卫星（GPS/北斗）定位技术的发展，为进一步研究电力系统同步监测技术提供了一种新的手段，解决了在高精度测量的基础上的同步性和实时性的问题，为PMU装置的发展提供了技术保障。
2 系统构成
小湾电厂PAC-2000D分布式相量测量装置由内电势测量单元（PAC-2000E）、数据采集单元（PAC-2000S）、数据集中处理单元(PAC-2000P)、多功能时间同步系统(PAC-2010)及相应的通讯设备构成。数据采集单元主要对相电压、相电流、开关量和直流励磁电压、励磁电流等的实时同步测量。数据集中处理单元完成实时数据处理、本地存储、远方通信、显示等功能。授时单元接收卫星信号并向数据采集单元提供秒脉冲信号和时间信息。
3 PMU装置测量基本原理
电力系统中用相量表示电压、电流信号，相量由幅值和相角两部分组成，表现在直角坐标系为实部和
稀疏化虚部。幅值用数值直接表示，而相角随时间参考点变化而变化，就要求必须有高精度的同步时钟为其提供统一的时间参考点。任意两个相量在统一时间参考点下测得的两个相角“差”即为两地功角，这就是相量测量的基本原理。
4 PMU装置在小湾电厂的特殊应用
4.1 孤岛方式下应用特殊性
4.1.1 孤岛方式下机端频率的快速变化反映其真实值
止推垫圈孤岛方式下，发生直流停运时，机组有功瞬间为零，机端频率随着发电机有功快速变化而变化，一般PMU在进行频率计算时采用毛刺平滑模块对频率曲线进行处理。当频率快速变化则认为是干扰所致，数据处理时直接滤波平滑难以正确反映实际频率的变化。为满足需求，对平滑模块进行处理，提高抗干扰能力，同时兼顾一定的滤波功能，使之能正确反映实际频率变化。
4.1.2 孤岛直流停运瞬间的线路电压振荡
在双极闭锁情况下，由于频率快速升高超出55Hz的范围，从而导致PMU电压幅值出现振荡。PMU在处理频率偏移50Hz时，根据具体误差情况进行曲线拟合来修正。对电气量幅值修正时候仅考虑45～55Hz的范围。当频率不在范围内时未对DFT算法本身所带来的误差进行修正。通过优化PMU 内部算
法对系统频率超出45～55Hz范围进行误差修正。
4.1.3 孤岛方式下的宽频率范围
一般电力系统的频率范围是45～55Hz范围以内，而孤岛方式下，在孤岛直流停运瞬间会导致母线系统频率迅速上升高达58Hz，PMU装置频率可设置范围宽，以便在高频率情况下能正常监测。
4.2 与主站通讯告警功能
采用PAC-2000P带告警功能的集中处理单元，并对后台程序进行处理，实时监测与远方主站的通讯状态，实现南网、云网单独报警，确保运行值班人员及时发现问题。半带滤波器
4.3 基于GPS/北斗的授时系统
采用PAC-2010多功能时间同步系统，可以接收GPS、北斗卫星信号以及4路IRIG-B有线对时信号，实现了输入多源头。国内多采用GPS进行电网设备授时，其可用性和授时精度受制于美国的GPS政策。从安全层面考虑，根据电力系统目前需要及未来发展要求，采用国内独立自主研发的北斗卫星导航系统，其可用性、可依赖性和安全性更有保障。
4.4 数据存储
PMU设备在实际运行过程中，其存储容量及调取数据速率受硬件设备限制，依据相关标准规范，PMU装置实时记录动态数据且保存时间不应小于14天，结合现场实际应用及其拓展，建立模拟主站实现数据转存（备份），实现数据海量存储及高速调阅功能。
5 PMU拓展应用
5.1 PMU装置与故障录波装置整合可行性的探讨
引入保护级CT、PT回路，满足了系统动态情况下的测量精度，同时具备暂态功能。国内PMU装置均具备暂态数据的采集与记录功能，满足相关要求，其技术指标也基本相当。可在PMU设备上增加输入装置并优化程序，实现PMU装置与故障录波装置的合二为一。集动态、暂态功能，保证装置同步性和实时性，同时利于高级应用功能的开发，减轻调度数据平台负荷，降低资金投入。
5.2 实现基于PMU的应用拓展
由于PMU具备高精度测量基础上的同步性和实时性，能解决跨空间测量同时性问题。
（1）目前对一次调频动作效果的评价多依据PMU数据，故着力基于PMU的一次调频动作效果的评价规则研究，提高评价的准确性，成为未来PMU运用的发展方向之一。
（2）由于PMU可以实时测量系统相角并准确判定系统失步振荡中心，在确保PMU子站数量及加强系统间数据通信速率，着力基于PMU的失步解列装置的应用研究，对电力系统安稳运行有重要意义。
参考文献
[1]PAC-2000电力系统相量测量装置技术说明书[Z].
[2]中国南方电网同步相量测量装置(PMU)配置和运行管理
规定[Z].2008
[3]电力系统实时动态监测系统技术规范[S].
[4]孔繁武. PMU装置接入CT和PT准确级的分析及建议[C]// 2008年中国电机工程学会年会，2008.
[5]PAC-2010多功能时间同步系统用户手册[Z].
作者简介：平金伟(1988—)，男，助理工程师，从事水电厂自动化工作。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议