PMU(同步相量測(cè)量裝置)的檢測(cè)技術(shù) 及誤差處理措施分析

摘要：同步相量測(cè)量裝置是一種新型檢測(cè)技術(shù)，其可以對(duì)動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)參量進(jìn)行跟蹤測(cè)量，與傳統(tǒng)測(cè)量方法不同，同步相量檢測(cè)是建立在新統(tǒng)計(jì)原理下的數(shù)據(jù)處理方法。從概率統(tǒng)計(jì)上看，任何數(shù)據(jù)都存在一定的不可用性，如果數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多種誤差現(xiàn)象，則數(shù)據(jù)所表現(xiàn)的動(dòng)態(tài)變化信息將會(huì)干擾技術(shù)人員核算、處理工作。基于此，文章將結(jié)合PMU檢測(cè)、誤差處理內(nèi)容，對(duì)其技術(shù)措施的應(yīng)用重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析。

關(guān)鍵詞：PMU（同步相量測(cè)量裝置）；檢測(cè)技術(shù)；誤差處理；措施分析

中圖分類號(hào)：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）15-0090-01

為加強(qiáng)數(shù)據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制，很多發(fā)電廠都會(huì)選擇安裝PMU裝置，創(chuàng)建自身的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)下，發(fā)電廠的工作人員可以實(shí)時(shí)搜集到電力系統(tǒng)中各運(yùn)行設(shè)備的動(dòng)態(tài)，保證其能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

1PMU裝置

1.1PMU裝置功能簡(jiǎn)述

PMU是承載一個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)環(huán)境下的監(jiān)測(cè)、控制工作的核心裝置，其不僅可以準(zhǔn)確探測(cè)、搜集到每個(gè)運(yùn)營(yíng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，還能第一時(shí)間將這些信息匯總，輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，運(yùn)用強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和快捷的通訊能力，將數(shù)據(jù)傳導(dǎo)到人機(jī)界面上，供工作人員參考處理。

1.2PMU裝置工作原理分析

PMU裝置能進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量工作，在高速監(jiān)測(cè)環(huán)境下，數(shù)據(jù)采樣儀器和交流采樣裝置協(xié)同運(yùn)作，在保持高準(zhǔn)確度測(cè)量效果的同時(shí)，增強(qiáng)信息的交互性運(yùn)用。PMU是以絕對(duì)電量和絕對(duì)相位角為坐標(biāo)，電流信號(hào)、相量數(shù)據(jù)、電壓信號(hào)等多種測(cè)量參量為依據(jù)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。信號(hào)可以同步完成多個(gè)信號(hào)的交流工作，誤差在1μs之內(nèi)。同時(shí)，每個(gè)相量數(shù)據(jù)還會(huì)根據(jù)調(diào)度中心的控制決策，進(jìn)行電氣量分析。如果電力系統(tǒng)的電網(wǎng)層出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，則該電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)變化特征將會(huì)以動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的形式表現(xiàn)出來(lái)。

2PMU裝置與傳統(tǒng)測(cè)量方式的差異

20世紀(jì)80~90年代，隨著電力系統(tǒng)的供電規(guī)模逐漸擴(kuò)大，電力交流和傳送裝置咋檢測(cè)方法、運(yùn)行模式、管理制度等方面都發(fā)生了很大的變化。在此基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員通常會(huì)選擇直接獲取模型參量，通過(guò)人工處理的方式，比較數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)內(nèi)容。PMU裝置則不同，為滿足更小波動(dòng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和測(cè)量工作，監(jiān)測(cè)裝置必須達(dá)到短時(shí)間內(nèi)滿足測(cè)量誤差要求，分析變化數(shù)據(jù)的變動(dòng)范圍。由此可見(jiàn)，PMU裝置與傳統(tǒng)測(cè)量方式在數(shù)據(jù)獲取路徑、數(shù)據(jù)分析方法、監(jiān)測(cè)效果、信息交流等方面都各有不同，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

總結(jié)上文數(shù)據(jù)，PMU裝置在測(cè)量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)方面有很大的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是信號(hào)頻率、幅度誤差、相位誤差都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)測(cè)量方法。搜索到的周波采樣數(shù)據(jù)，是25次/s的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，其測(cè)量準(zhǔn)確度非常高，可以滿足PMU裝置中同步相量測(cè)量精度要求。同時(shí)，還能保證如果電力系統(tǒng)的電量信號(hào)發(fā)生規(guī)律性偏移，則數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的在誤差分布狀態(tài)圖中標(biāo)明出現(xiàn)數(shù)據(jù)變化現(xiàn)象的位置。

3PMU裝置概率統(tǒng)計(jì)方式和精度測(cè)量分析

3.1平均誤差值測(cè)量

由于PMU裝置對(duì)電力系統(tǒng)各檢測(cè)對(duì)象的有效監(jiān)控效果不同，所以通常情況下，參照對(duì)象都屬于被檢測(cè)對(duì)象，其位置、相量變化范圍、監(jiān)控間歇區(qū)段都需要嚴(yán)格控制，不能超出規(guī)定界限。一個(gè)檢測(cè)設(shè)備會(huì)配備兩個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)儀器，兩個(gè)樣本結(jié)果并不一致，其監(jiān)控誤差可以用e0表示，PMU裝置中的各相量誤差是隨機(jī)變化的，真實(shí)分析誤差可以用μe表示。為保證PMU的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以得到最佳估算值，系統(tǒng)會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)算法處理，計(jì)算公式如下：

e=（e1+e2+……+en+……+eN）

式中，如果N趨近于無(wú)窮大的話，e的測(cè)量誤差會(huì)無(wú)限接近于真實(shí)值。所以，平均誤差e是體現(xiàn)PMU裝置數(shù)據(jù)處理功能的有效測(cè)量誤差。

3.2動(dòng)態(tài)測(cè)量特性

PMU裝置對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的測(cè)量特性是存在一定變化因素的，即使誤差分布不變，真實(shí)值和測(cè)量值依舊存在微小誤差。因此，為縮小這一部分“偏差”，管理人員必須依照動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的正向分布特性，研究標(biāo)準(zhǔn)偏差在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中的引導(dǎo)作用，并計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差的真實(shí)值。計(jì)算公式如下：

σ=（en-e）2

式中，以標(biāo)準(zhǔn)偏差為核心的誤差范圍中，e值的大小表示測(cè)量誤差的彌散程度，e值越大，說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)差σ的數(shù)值越小，監(jiān)測(cè)到的誤差數(shù)據(jù)在正向分布圖中的曲線越尖銳。

綜上分析，標(biāo)準(zhǔn)偏差的誤差越大，說(shuō)明測(cè)量出的數(shù)據(jù)在規(guī)定范圍內(nèi)，其出現(xiàn)較大誤差概率越大。偏差小的話，說(shuō)明出現(xiàn)誤差的概率越小。針對(duì)PMU裝置在數(shù)據(jù)誤差測(cè)算技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的較大誤差概率很少出現(xiàn)，一般都會(huì)將e控制在（e-a，e+a）之間。如果間隔范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)無(wú)法滿足PMU裝置的測(cè)量等級(jí)，則檢測(cè)結(jié)果還應(yīng)進(jìn)行更深層次測(cè)算，要在統(tǒng)計(jì)概率的基礎(chǔ)上，對(duì)各級(jí)電流相量、電壓相量和絕對(duì)相量進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果引入計(jì)量模型中，以得到最標(biāo)準(zhǔn)的、最權(quán)威的測(cè)量結(jié)果。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上文對(duì)PMU同步相量測(cè)量裝置的工作原理、檢測(cè)技術(shù)、誤差處理方法的系統(tǒng)研究可知，從技術(shù)層面上看，PMU裝置對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的控制能力和監(jiān)測(cè)能力都很強(qiáng)，可以滿足數(shù)據(jù)處理需求和要求，為誤差估算工作、數(shù)據(jù)分析工作提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。從誤差處理層面上看，PMU裝置具有一定的自我修改、自我約束能力，當(dāng)誤差超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)更新動(dòng)態(tài)信息，采用針對(duì)性數(shù)據(jù)監(jiān)控處理方法，對(duì)問(wèn)題數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步加工，以獲取最有價(jià)值的資源。

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