PMU子站培训.ppt
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1、CSS-200/1系列 分布式同步相量测量装置,报告人:任韧,四方公司广域测量系统的发展概述,1994年,清华大学开始研究同步相量测量及其应用技术; 2002年,四方公司与清华大学合作,开发广域测量系统,包括PMU和调度中心主站; 2003年,完成江苏电网广域测量系统一期二期工程; 2006年,支持华北电力大学、东北电力大学、清华大学建立了WAMS试验室。 2003-2008年,先后实施了国调中心、东北网调、华北网调、四川省调、华中网调、山东省调、广东省调、广西省调、贵州省调等WAMS主站工程,其中华北WAMS获电力科技三等奖。 2008年,国网公司特高压项目1000kV长治变、1000kV荆
2、门变PMU工程 2008年,基于PMU测量基础上的:南网广域保护及直流控制系统投入运行; 黑龙江区域风电控制系统广泛应用 截止2009年,已完成国内PMU投运600个厂站以上,我国WAMS记录的重大电网事件,2004年3月东北电网第一次大扰动试验 2005年3月东北电网第二次大扰动试验 2005年9月1日华北蒙西低频振荡 2005年10月29日华中三峡低频振荡 2006年7月1日华中解列 2006年8月29日云南振荡 2007年2月26日广西低频振荡 2007年4月西北电网大扰动试验,四方公司对我国WAMS的主要贡献,我国第一个自主开发了全套的WAMS设备,填补国内空白,获得电力科技进步二等奖
3、。 提出了PMU分布式架构,成为典型设计,市场占有率50以上 提出并实现了低频振荡在线检测方法 自主开发了我国唯一的WAMS海量数据压缩存储技术 开发并实现了WAMS主站系统互联技术,填补国内空白 开发了基于WAMS的广域阻尼控制系统,国际领先 自2003年开始,参与我国WAMS标准编制,并积极推动WAMS标准的实用化,内 容 提 要,PMU简介 技术指标 产品组成 工程方案及实施 主子站通讯原则 运行与维护,PMU简介,PMU/WAMS,相量测量单元(子站) PMU(Phasor Measurement Unit) 广域测量系统 (主站) WAMS(Wide Area Measurement
4、 System),广域测量系统(WAMS)组成,WAMS-Wide Area Measurement System,相量测量单元 PMU(变电站),WAMS(调度中心),相量测量单元 PMU(发电厂),调度通信网,GPS,GPS,相量测量标准,国外:IEEE1344(电气和电子工程师协会),IEEE C37.118-2005 国内: 电力系统实时动态监测系统技术规范,同步采集和相量计算 发电机内电势测量 实时上传数据,支持与多个主站实时通信 稳态循环记录相量、功率、频率等数据; 动态短时记录支持多种触发方式; 支持数值浏览、波形复现、数据格式转换等,PMU主要功能,同步测量/相量计算,同步测量
5、 以标准时间信号(如GPS)为基准,使测量设备的采样脉冲与该基准信号锁定。 相量计算 从常见的三相电压和三相电流信号中提取基波成分,并用“幅值相位”的形式表示。,相量的概念向量/矢量,向量:称既有大小又有方向的量为向量 (通常出现在数学教材中) 矢量:指既有大小又有方向的物理量 (通常出现在物理教材中),相位/相角,相量的概念,相量: 是指平面定位矢量。相量的角度,也称相量的相位, 是矢量与X轴正向的夹角(角度范围-180 到+180) 相量的大小,称为相量的幅值,等于矢量的模,同步相量测量的基本原理,相量:幅值+相角 相量相角与时间参考点(t=0)的选取有关,同一个信号在不同的时间参考系下,
6、对应的相角值是不同的,频率变化时的同步相量,三相相量关系,A相,B相,C相,120,120,120,同步对时,GPS(Global Positioning System),GPS为全球卫星定位系统,它利用24颗地球卫星向全球广播精确的信号用于定位和定时。 PPS是GPS发出的秒脉冲信号,相邻PPS的间隔为1秒。PPS的基本误差不超过0.2微秒。,参考相对相角,构造基于GPS时钟信号的统一参考相量 计算相对参考相量的同步相量 同步相量的相角度相减,消去参考相角,得到相对相角,GPS 参考,GPS参考,PHASOR1,PHASOR2,PHASOR1,PHASOR2,相对相角,相量测量比较,变电站1
7、 母线电压正序相量,变电站2 母线电压正序相量,调度中心,GPS,GPS,母线电压正序相量,母线电压正序相量,变电站1,变电站2,同步测量的意义 使异地信号可以在相同的时间坐标下比较 50Hz信号 时间误差增加1s,相位误差增加0.018度, 时间误差增加1ms,相位误差增加18度,1us,20ms,360度,0.018度,技术指标,同步相量测量的技术指标,技术规范, 电力系统实时动态监测系统技术规范 同步测量,同步对时误差不超过1s 相量测量,幅度误差0.2,角度误差不超过0.2度 频率测量,4555Hz,误差不超过0.01Hz 动态记录,连续记录,最快100Hz数据存储 自动守时,GPS失
8、锁60分钟,误差增大不超过55s 实时通信,按照标准协议传送动态数据:25Hz,50Hz,100Hz 发电机内电势直接测量功能,同步相量测量装置的技术特征,同步采样:配置对立的对时装置,对时精度高 相量计算:16位AD转换,专利算法 数据记录:大容量历史存储,系统与数据分离 实时通讯:远方多主站通讯方式,互不影响,系统组成,CSS200/1A同步相量测量单元,3种插件灵活组合 (16位AD,4800Hz) 6U6I: 适合500kV出线和机组 9I: 适合220kV出线 8DC: 适合发电机辅助信号 根据实际情况通道灵活配置 一个装置可以测量36路模拟量 具有光/电100M以太网接口,CSS-
9、200/1A数据采集单元,机组辅助信号(420mA):励磁电流、励磁电压、 汽门开度、水门开度、PSS(分组交换)输出、AGC(自动增益控制)负荷指令等。,同步相量处理流程,主要完成相电压、相电流、开关量和直流量的实时同步测量 . 与四方公司保护装置兼容的硬件平台,各插件为独立的模块化设计 . 利用光纤口接收GPS信号,支持电/光100M以太网通信 . 对所有模拟量通道进行绝对同步的等间隔采样,内置高性能DSP芯片,实现相量的实时计算 . 机箱为4U、19英寸标准尺寸,嵌入式、后接线安装方式 .,CSS200/1A测量单元的技术特点,CSS-200/1A装置面板结构,CSS-200/1A内部图
10、,CSS-200/1A背板图,电源 DC110-220V AC220V,DI,交流插件 1A, 5A, 57.7V,GPS授时信号ST光接口,100M以太网RJ45接口,100M以太 网SC光接口,CSS-200/1A背板图,局部放大图,CSS-200/1G授时单元,GPS授时单元 1个GPS输入 6路GPS信号ST光输出(PPS+CLOCK) 授时误差1微秒 自动守时 级联扩展 DC/AC 110/220V 19英寸1U机箱 子站内集中授时,CSS-200/1G授时单元,GPS,CSS-200/1A,CSS200/1A,GPS授时单元级联扩展,CSFU-107,局部放大图,CSS-200/1
11、G授时单元,CSC-196时间同步装置,输入信号:GPS、北斗、IRIG-B(DC)码等 输出信号:对时脉冲、IRIG-B(DC)码、 串口报文、网络报文(SNTP)等 接口方式:支持光纤、空接点、TTL、 RS-422/485、RS-232、以太网等 内置高精度晶振,自保持同步输出 级联扩展功能 DC/AC 110/220V 19英寸2U机箱,技术规范 :电力系统的时间同步系统技术规范 配置模式 :主、从时钟方式灵活配置 接收方式 :单装置最多外接四路输入基准信号 核心算法 :专利的核心算法,当接入多路输入时间 信号时,自动识别跟踪最优的输入信号 对时精度 :优于1us 自动守时 :自动守时
12、状态优于55us /h 时间补偿:根据实际传输距离灵活配置时间补充 闰秒处理:提前获取闰秒信息并预告标志置位,CSC-196技术特点,CSC-196运行状态,秒脉冲:1秒闪烁1次 同步:同步信号正常时点亮 主/备输入:优先级最高时点亮 告警:异常状态指示,CSC-196时间同步装置,CSS-200/1P数据集中处理单元,4个100M以太网接口 键盘、鼠标、显示器接口 人机运行界面。 DC110/220V,AC220V 19英寸1U机箱 QNX实时多任务操作系统 核心程序在电子盘上运行 数据存储使用160G大容量硬盘,CSS-200/1P数据集中处理单元,对动态数据记录的要求,记录内容 应能连续
13、记录所测电压电流基波正序相量、三相电压基波相量、三相电流基波相量、频率及开关状态信号、发电机内电势、励磁信号 存储格式要求 装置应能按照数据报文格式存储动态数据 记录速率 装置动态数据的最高记录速率应不低于100次/秒,并具 有多种可选记录速率,实时传送速率的整数倍 保存时间 装置动态数据的保存时间应不少于14天,冗余配置的CSS200/1P,CSS-200/1P,数据集中 可接入站内多个CSS-200/1A 、CSFU-107装置 数据传输 上传速率可选,一般为25、50、100Hz 遵循“电力系统动态监测系统技术规范”的要求设计 数据记录(保存在本地硬盘上) 连续记录 14天 扰动记录 4
14、800Hz 主站可以主动召唤子站的录波数据 实时数据显示、监视界面状态显示,CSS-200/1P,扰动触发条件: 频率越限 相电压、相电流越限 正/负/零序电压、电流越限 相电压、相电流跃变 正/负/零序电压、电流跃变 发电机功角超前和滞后越限 开入量触发 本地手动触发 远方触发(主站手动触发、联网触发),局部放大图,CSC-187A光电转化器,通信接口装置 工业级的以太网光电转换设备 可选2、4、6路光电转换 交/直流 110/220V 或直流48V 19英寸、1U高度机箱,CSC-187D以太网交换机,通信接口装置 工业级的16口10M/100M自适应以太网交换机 交/直流 110/220
15、V 或 直流 48V 19英寸、1U高度机箱,CSFU-107内电势测量装置,输入: 机组键相脉冲信号:1脉冲/转,高电平小于25V,低电平大于-25V,高低电平差值大于3V 机组机端电压:相电压或线电压均可 GPS时钟信号 输出: 100M光电以太网CSS-200/1P RS232串口接数显表,显示功角测量值 420A输出与功角测量值成正比,接入DCS系统,CSFU-107面板状态,发电机功角,功 角:内电势Eq与机端电压之间的角度 内电势绝对角:内电势Eq领先GPS参考矢量的角度 (或转子位置绝对角) 初始位置角: 键相脉冲矢量始终领先内电势Eq常数角 通过测量键相脉冲信号间接得到内电势E
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