WAMS关键技术及其在湖南电力系统中的应用

广域测量系统WAMS将成为电力系统在线分析、实时监视和实时控制的基础平台,对其关键技术进行深入分析和研究意义重大。因此介绍了近十年来对WAMS关键技术的研究结果及其在实际运行的WAMS??"湖南电力系统状态GPS同步监测系统"中的应用情况。在子站装置的实现方面,介绍了基于信号过零检测法的实用相量测量单元PMU的原理与实现方法;提出了一种基于转子位置传感器的同步发电机功角直接测量方法;提出了余数分摊法和渐进同步法,并实现了具备高精度和高稳定性的全球卫星定位系统GPS同步时钟。在WAMS的运行模式和同步数据交换方面,提出了WAMS的广域同步并行处理运行模式和实现同步数据交换的远程内存映射方法。在WAMS的功能方面,介绍了WAMS的长期连续实时录波器和同步监测数据的共享方法。这些方法都已实际应用于"湖南电力系统状态GPS同步监测系统"中,且经过长期的运行考验被证明是正确和有效的。     

WAMS及其支撑通信技术探讨

基于相量测量装置(PMU)的广域监测和保护控制正成为智能电网的关键技术,在国内外都得到了广泛的关注。而通信的可靠性和技术指标对其功能的实现起到关键的作用。文中介绍了PMU/广域测量系统(WAMS)在美国的发展历史、研究和应用现状及发展趋势,根据国内外的标准和规范,总结了WAMS对通信的具体要求。并基于国内电力通信网络的现状和通信技术的发展趋势,提出了在不同的WAMS应用场景和应用功能下的可行的通信方式及过渡方案。     

WAMS在陕西电网的应用分析

从陕西电网广域向量测量系统(WAMS)的现状入手,介绍了WAMS系统的主要功能及应用情况,指出了存在的问题并提出了改进的建议.     

基于WAMS/SCADA混合量测和离散粒子群优化算法的PMU优化配置

当前应用于状态估计的量测数据由广域测量系统(wide area measurement system, WAMS)和数据监控及采集系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)采集, WAMS向量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的优化配置问题成为研究的重点。本文在分析WAMS/SCADA混合量测数据成分、时间断面、精度、刷新频率4个方面差异的基础上,实现了混合量测数据的有效兼容,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(unscented kalman filter, UKF)动态状态估计和离散粒子群优化(discrete particle swarm optimization, DPSO)算法的PMU优化配置方案。采用该方案下的混合量测数据进行UKF动态状态估计,很好地提高了状态估计精度。在IEEE39节点系统上模拟日负荷变化验证了该PMU配置方案的有效性。     

基于SCADA和WAMS的电网仿真运行方式

电网仿真初始运行方式是影响计算结果的主要因素之一。由于SCADA覆盖了电网主要运行设备,因此可以将SCADA数据作为建立电网仿真计算运行方式的主要数据源。然而,仅仅依赖SCADA数据建立的初始运行方式与实际系统相比可能存在较大偏差。随着广域实时动态监测系统(WAMS)逐步在电网中的广泛应用,由其采集的电网实时动态数据也成为建立仿真初始运行方式的主要数据源之一。作者提出了一种利用SCADA数据和WAMS数据建立电网仿真计算运行方式的方法。该方法计及了SCADA和WAMS的特点,确定了SCADA、WAMS与仿真计算数据库间的数据流,具有明确校核调整机制。利用该方法所建立的运行方式可以经受SCADA、WAMS实测数据的反复校核。     

广域测量系统整合方案

讨论了WAMS在现有监测系统的定位,指出混合状态估计算法是系统整合的关键,同时从数据冗余度、系统可靠性、未来发展等比较两种典型的网络连接方案的优劣,并给出由传统SCADA／EMS逐步过渡到PMU／WAMS的合理方案。     

电力系统实时动态监测主站系统检测评估方法研究

以WAMS(Wide Area Mearsurment System)实际应用情况为背景,提出了WAMS主站系统评估方案。把评估内容分为三个层次,分别为系统硬件、系统软件基本功能和系统应用功能,三个层次逐一递进展开评估,并设计了对应的评估方法和评估函数。设计了综合考虑三个层次的WAMS主站系统整体评估方法和评估函数,针对主站系统的稳定性和可靠性设计了某时段WAMS系统连续多次评估方法和评估函数。设计的各评估方法和函数可以为当前电网WAMS主站系统提供评价量化指标,通过各量化指标可以反映出主站系统各层次的稳定性、功能和性能,以及整个系统的稳定性、功能和性能。通过某实际系统仿真分析,证明了评估方法的有效性。     

基于Vondrak分区插值的WAMS/SCADA混合量测状态估计数据频率兼容性方案

针对当前应用于状态估计的广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)和数据监控及采集系统(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)数据频率兼容问题,在分析WAMS/SCADA混合量测数据差异的基础上,提出了一种可行的解决混合量测数据频率兼容的方案。文章基于数据挖掘理念和Vondrak分区插值算法,对SCADA节点依据数据相关度划分插值区域,各分区内采用同一PMU节点的最优平滑系数进行Vondrk插值,得到WAMS测量时刻的SCADA拟量测数据,应用于无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)动态状态估计。该方案不仅可以增补SCADA拟量测数据,提高量测数据和状态估计精度,有效控制系统负荷快速变化时的估计误差,还可以实现系统故障前后全网母线电压波动的可观测。通过在IEEE 118节点系统上模拟日负荷变化和故障过程的仿真分析,验证了该频率兼容方案的有效性。     

跨调度中心WAMS动态数据的新型互联互通方案及关键技术

我国广域量测系统(wide area measurement system,WAMS)主站一般仅接入具有调度管辖权的相量测量单元(phasor measurement unit,PMU),其监测范围局限于直接采集的数据,难以从全局范围内了解电网动态特性。同时,传统的WAMS互联方案还存在数据模型不一致、互联主站数少、交换数据少等问题。为解决这些问题,文章基于智能调度技术支持系统基础平台,设计了一种面向请求的动态数据互联服务结构,研究了一种跨调度中心WAMS动态数据的新型互联互通方案。在既有的电网设备唯一标识方法和电网设备统一命名方法的基础上,提出一种适用于WAMS数据模型的建模方法。文中对实时数据和历史数据的API访问接口进行扩展,使之支持跨调度中心互访功能;同时讨论了动态数据压缩传输技术和协议。最后,对所设计的方案进行工程推广应用和性能测试评估,结果表明该方案切实可行。     

电网广域监测系统的数据库集成方案

提出了综合利用商用关系型数据库和商用时间序列数据库的集成方案,结合广域监测系统(WAMS)的数据特点,分析了WAMS系统对于数据存储的要求,并对比了两类数据库的特点。这一方案可以充分发挥两种数据库的优点,同时满足WAMS系统数据存储实时性、海量性和安全性的要求,从而为调度中心的各个专业部门(调度、运方、保护)提供统一的集成数据平台,有利于WAMS应用功能的扩展应用。该方案的有效性得到了实际工程应用的验证。     

广域测量系统在电力系统的发展与展望

文章介绍了我国电力系统广域测量系统(WAMS)的发展过程,以及对近2年在国内建设的包括国调中心、东北网调、华北网调和南方网调等在内的一批新型广域测量系统进行了介绍。并对2005~2010年我国的WAMS建设进行了展望,提出应在数据共享、模型修正和动态控制等方面进行深入发展。     

广域测量系统可靠性研究框架

随着广域测量系统（WAMS）的广泛应用,其系统自身的可靠性显得尤为重要。WAMS可靠度指系统能够成功完成数据采集和数据分析的概率,它是评价WAMS性能的一个重要指标。文中以可靠性理论为指导,根据集中、分布式系统的结构特点,对WAMS的可靠性进行了深入研究。将WAMS等效为监控中心和数据采集2个子系统,基于马尔可夫模型提出监控中心可用度的评价方法;以串联、并联和 k/n判决模型为基础,建立了数据采集子系统的可靠度计算方法。最后以IEEE 14节点的WAMS为例进行验证分析。     

WAMS通信业务的系统有效性建模与仿真

广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)作为现代电力系统及未来智能电网的重要组成部分,其自身的可靠性至关重要,而WAMS通信业务的有效性直接影响着系统功能的实现。参照现有WAMS通信网的结构,建立了以子站相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)通信模块、区域通信网、区域相量数据集中器(phasor data center,PDC)、骨干通信网为组件的WAMS通信网物理模型;借鉴基于全网业务性能平均值的通信网可靠性测度的研究理论,提出了融合网络通道、传输时延和数据可靠性3个特性指标的单一业务有效性的逻辑模型;根据WAMS数据业务的应用需求和汇集型通信的特点,基于可靠性串联模型给出了同一时标下所有通信业务同时有效的系统有效性指标及其计算公式;探讨了基于系统有效性的元件重要度的分析方法。对IEEE 14节点WAMS系统进行蒙特卡罗仿真,得出了该系统通信业务的系统有效性和系统元件重要度排序。     

广域测量系统中刀片式构架相量数据集中器的设计与实现

基于同步相量测量技术的广域测量系统(WAMS)为电力系统各领域的研究和开发提供了全新的数据支持平台。相量数据集中器(PDC)是WAMS中连接同步相量测量单元(PMU)和测量主站的关键环节,目前多数解决方案是采用工控机来实现。实际情况表明,基于工控机的PDC在可靠性和可扩展性方面存在明显不足。采用刀片式构架理念设计的新型PDC极大地提高了其在可靠性和可扩展性方面的表现,特别是对基于IEC 61850标准过程层总线的智能变电站有很好的适应性,实际运行验证了所提出的解决方案有效、实用。     

基于CIM的广域测量系统的信息模型

针对当前广域测量系统WAMS尚没有统一的信息模型,不能与其它应用系统有效信息共享的现状,对IEC 61970标准的公共信息模型CIM进行了深入研究,并且结合WAMS的特点及其在电力系统中的应用情况,提出了基于CIM的WAMS信息模型,定义了WAMS的CIM类及其相应的属性信息。在该模型扩展的基础之上,提出了一个基于消息中间件的电力信息集成系统,以说明该信息模型的应用前景。     

基于概率分布的广域测量系统时延特性分析

通信时延是广域测量系统(WAMS)应用于广域阻尼控制所需计及的重要因素,如何描述WAMS通信时延尚缺乏有效的模型,因而提出了基于概率模型的WAMS通信时延特性建模方法。在浙江电网WAMS实际运行工况下,根据WAMS数据包特点以及通信结构,对相量测量单元(PMU)子站到WAMS主站的总体通信时延进行了测定,分析了时延数据的统计特点,结果表明:各PMU子站通信时延均值都小于100ms,多数PMU子站通信时延大于100ms的数据占比小于1%。最后基于浙江电网WAMS大量实测数据对通信时延采用概率模型进行建模,表明对于不同时段,不同PMU子站,采用莱斯分布能够有效地表征WAMS通信时延的分布特性。     

广域实时监测与稳定预决策系统在区域电网的应用前景

同步相量测量装置(PMU)利用全球定位系统(GPS)提供的精确时间基准对电力系统的状态进行同步数据采集,PMU装置的出现为稳定性分析与控制方法提供了一条新的途径,因为传统的稳定性分析方法主要是基于各节点的异步采样数据来判别稳定。本文通过分析PMU系统的原理及应用现状,阐述了基于PMU系统的广域实时监测与稳定预决策系统(WAMS)在区域电网的应用前景。     

广域监控系统研究的新进展

可利用数据分级整合、多智能体通信以及数据库知识发现等手段相结合实现从广域监控系统(WAMS)海量数据中提取有用的信息。同步相量测量研究现主要着眼于算法的改进及测量点的选择,而多路同步时钟源、测量误差综合补偿与消除以及同步相量测量在电能质量分析中的应用等方面的研究今后将会展开。现有通信网络难以满足WAMS高速通信的要求,WAMS通信技术今后主要研究通信系统总体设计和描述划分,以及同步相量通信协议的改进等。WAMS使得在更精细的时间尺度和更广泛的空间尺度上对电力系统进行分析成为可能,今后应着重研究如何实时地给出功角和电压的控制量。未来的WAMS必将是具有并行、分布、开放、协调、容错的智能化监控系统。