本站原创【摘 要】目前,中国南方电网的同步相量测量装置（PMU）建设步伐正在日益加快,揭阳500kV榕江站PMU子站建设于2011年,并在当年通过验收顺利投运,2012年4月通过调度数据网接入南网WAMS主站.
论文首先概述了国内外同步相量测量技术的研究背景和发展情况,然后以揭阳500kV榕江站的PMU子站为例介绍同步相量测量装置的硬件构成,由于PMU涉及的知识面比较广,涉及到GPS、数据采集、数字信号处理、网络通信等,文中简要列举部分相关的概念和算法,最后简单总结同步相量测量的基本原理及其在电力系统中的应用,对比PMU与SCADA之间的异同点,并对500kV榕江站PMU接入总调时遇到的问题进行回顾,分析问题的查找方法和处理过程.
【关 键 词 】同步相量测量装置；调度数据网；WAMS；GPS
1.国内外发展情况
PMU的研究始于20世纪70年代后期Phadke等学者的研究,1993年Phadke在Virginia Tech研制出基于GPS的同步相量测量装置在美国BPA、AEPD等各大电力公司得到大力推广.
国内对PMU系统的研究起始于1995年,清华大学、中国电力科学研究院、华北电力大学等都已开展这方面的研究工作,中国电力科学研究院是国内最早推出相量测量系统的厂家.
2.揭阳500kV榕江站PMU的概况
揭阳500kV榕江站的PMU子站建设于2011年,采用南瑞科技型号为U-2的同步相量测量装置,2011年通过调度数据网接入中调WAMS主站,2012年通过调度数据网接入总调WAMS主站.下面为U-2为例,介绍PMU子站的结构.
2.1 榕江PMU子站的硬件构成
（1）采集单元,用于同步相量测量数据采集；
（2）数据集中器,用于数据集中存储和与主站通信；
（3）交换机,用于各个采集单元与数据集中器的数据交换；
（4）GPS,用于对采集单元进行对时,一般用B码（DC）对时；
（5）数据分析器,用于当地监测和数据分析；
（6）光电转换器,用于分散分布式结构进行远程传输介质转换.
2.2 榕江PMU子站的网络结构（如下图1）
3.PMU工作原理
3.1 同步相量测量
以标准时间信号（如GPS）为基准,对不同测点的相量进行同步采集的过程.如图2
3.2 PMU基本原理
PMU的基本原理就是利用GPS作为全网的基准时间,对全网各个关键测点的相量进行同步采集,把时标信息和数据同时存储并实时发往主站,主站通过对各PMU的同步相量测量数据进行分析和处理,从而获知当前电网的动态运行数据,对电网进行实时监测,并可以此为依据配合相关控制或调节.
4.PMU的应用
4.1 PMU的主要应用
（1）可用于提高状态估计的速度和精度；
（2）可实现机组、负荷与线路参数识别；
（3）可实现发电厂一次调频分析,发电组动态特性分析；
（4）可用于识别电网扰动、低频振荡、次同步振荡；
（5）可用于实时相角差监视、电压稳定监视（在线PV曲线）、系统动态过程监视、扰动时保护动作行为监视；
（6）可实现线路热稳定极限分析、暂态稳定性评估、系统在线稳定评估与控制；
（7）可实现紧急控制、自适应解列与自愈式恢复控制、基于广域信息的保护.
4.2 PMU与SCADA的区别
SCADA系统：
功能：由P、V节点或P、Q节点计算各节点的幅值V和相角δ
特点：稳态的、低刷新率（秒级）、不同步、间接的电网信息
同步相量测量系统：
功能：直接测量关键节点的电压相量（幅值V和相角δ ）
特点：动态/暂态的、高刷新率（ms级）、同步的、直接的电网信息
5.总结
随着电力系统规模的日益扩大,运行情况的日趋复杂,如何有效地对电力系统进行全面的监控就成为电力系统发展的一个重要问题,同时也是一个难题.PMU的出现,为电网监控领域打开了新的局面.PMU涉及的知识面比较多,它牵涉到电力系统的很多基本知识,同时也涉及到GPS、数据采集、数字信号处理、数据通信等多方面的技术内容.本文总结现有的成果的基础上,以揭阳500kV榕江站为例,对PMU进行简单的研究,主要阐述了国内外同步相量测量的研究背景和发展情况,简单介绍PMU的基本原理和应用,讲述PMU和SCADA之间的异同点.
6.致谢
本论文的编写已经结束,我在此要感谢所有支持和帮助过我的同事,感谢他们为本文提出了宝贵的意见!