基于發(fā)電廠同步相量測量裝置的設計

劉偉

摘 要：同步相量測量裝置可以完成在電力系統(tǒng)內(nèi)進行動態(tài)實時監(jiān)測及運行狀態(tài)檢測，觀測系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，在動態(tài)過程中記錄電壓失穩(wěn)等，從而實現(xiàn)電力安全報警，并逐步完成電力控制分析等高級應用。

關鍵詞：電壓;監(jiān)控系統(tǒng);記錄

一、研究的意義

電力系統(tǒng)的廣域測量核心單元是PMU。PMU應用高精度GPS時鐘系統(tǒng)進行廣域時鐘同步，通過對電網(wǎng)各關鍵節(jié)點重要對象相量的同步采集，組建了電力系統(tǒng)實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)安全預警。

二、應用特點

（一）動態(tài)跟蹤監(jiān)測與記錄功能

1.能同步實時測量安裝點的三相基波電壓、電流、頻率和開關狀態(tài)（包括：開關、發(fā)電機、電抗器、電容器等的運行或動作狀態(tài)）;必須具有測量發(fā)電機內(nèi)電勢和發(fā)電機功角的功能，并詳細說明直接或間接的測量原理。

2.能適用電氣運行模式（全相及缺相），能正確記錄頻率、電壓基波、電流基波相量等。

3.當裝置監(jiān)測到發(fā)生擾動時，裝置應根據(jù)事件標識建立時標，并向主站發(fā)送記錄報警信息。

（二）通信功能

第一，傳送實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、系統(tǒng)狀態(tài)信息、數(shù)據(jù)記錄以及請求向裝置發(fā)出的信息。

第二，根據(jù)主站下達的命令進行接收。

三、同步相量裝置模擬主站軟件

在測試現(xiàn)場調(diào)試程序時，主站單元向各站內(nèi)PMU裝置進行召喚配置幀、運行的信息。其主要實現(xiàn)接受到的IEEE std 1344-1995（R2001）通道報文解析;接受各裝置的1秒數(shù)據(jù)幀、整點數(shù)據(jù);比較相量角，并通過圖形顯示，矢量圖及觸發(fā)與同步信息的顯示，完成系統(tǒng)通訊流量等功能。

四、相量測量裝置信息設計

同步相量測量裝置單元采集或計算獲得的信息對象、對象命名、輸入額定、量程范圍、電流和電壓互感器的變比、相量幅值和模擬量的轉換因子、采集周期、傳輸序列、接線端子、同步電抗參數(shù)，以及PMU裝置的IP地址和端口號等，可用于PMU的施工接線、參數(shù)組態(tài)、傳輸測試、主站數(shù)據(jù)庫生成等，是運行維護、信息核對的重要依據(jù)。CFG1的發(fā)送序號是PMU傳送給各主站其配置信息的發(fā)送順序。CFG2的發(fā)送序號應按照網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、電廠當?shù)毓δ艿戎髡緦π畔⒌男枨笥芍髡驹O置，并自動下達給PMU和按此順序發(fā)送實時信息。

五、信息采集的計算處理

（一）模擬量

1.A/D測量范圍與實際輸入范圍匹配一致：如均為0—20mA或4—20mA。

顯示值=PMU傳輸碼×轉換因子×10^-5

2.A/D測量范圍與實際輸入范圍匹配不一致：如A/D量程為0—20mA而實際輸入為4—20mA。

顯示值=（PMU傳輸碼-6553）×轉換因子×10^-5

量綱：V或A?? 計算周期：40ms

（二）頻率偏移量

實際頻率顯示值f=+PMU傳輸碼×10^-3+50

轉換因子=1

量綱：Hz?? ???計算周期：10ms

（三）相量幅值

顯示幅值=PMU傳輸碼×轉換因子×10^-5

六、接入量及實施范圍

（一）發(fā)電機動態(tài)數(shù)據(jù)采集量

1.機端A、B、C三相電壓同步相量。

2.機端正序電壓同步相量。

3.機端A、B、C三相電流同步相量。

（二）發(fā)電機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行工況信息

轉速信號、導葉開度。

（三）主變、母線及線路動態(tài)數(shù)據(jù)

1.兩臺主變、220kV母線及尼拉線A、B、C三相電流同步相量。

2.兩臺主變、220kV母線及尼拉線正序電流同步相量。

3.母線及線路頻率變化率。

4.開關量。

七、裝置啟動暫態(tài)錄波的定值參數(shù)設置

觸發(fā)元件及定值見下表1

八、結語

本文對同步相量測量裝置的總體方案及設計依據(jù)的標準等內(nèi)容，重點闡述了發(fā)電廠PMU信息量的相關設計，PMU配置幀的參數(shù)描述和賦值、接入量、布置方案、通訊相關的設計等，并在設計中增加以配置幀為核心的傳輸校驗機制。

參考文獻

[1] 王少榮.電力系統(tǒng)分布式廣域同步并行處理平臺研究[D].華中科技大學，2004.

[2] 沙占友.集成化智能傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的應用[J].國外電子測量技術，2005（4）：30-33，41.