相量测量装置实时数据的三段式变频传输方法

为了有效降低广域测量系统(WAMS)主站与相量测量装置(PMU)子站之间实时数据的传输频率,同时又不影响WAMS基于PMU实时数据的各类高级应用,提出了一种实现PMU实时数据"三段式变频传输"方法。对PMU数据的应用现状和应用场景进行了分析总结,在此基础上提出了PMU实时数据的"三段式变频传输"方法,将PMU实时数据分为A,B,C三段,在电网正常运行时,PMU子站以较低传输频率传输PMU实时数据,当PMU子站在检测到电网发生扰动时,PMU子站立即以较高传输频率先传输缓冲区内的A段数据,然后再继续以较高传输频率传输扰动过程中的B段实时数据,直至扰动消失后,再将传输频率降低,传输C段实时数据。通过对现行的PMU通信规约进行扩展,实现了与现有通信规约兼容的PMU实时数据"三段式变频传输"方法。最后,通过仿真验证了该方法的可行性及效果。     

相量同步测量装置内部高速通信接口开发

以PMU为基本单元构成的广域电网相量同步测量是现代电力系统运行状况实时动态监测、分析和控制的基础。已研制的嵌入式PMU由测量DSP和人机交互(MMI)两部分构成。鉴于测量的高实时性和高可靠性,两者之间的数据传输有着较高的要求。利用TMS320C6000系列DSP中的16位HPI接口、PC104总线及CPLD芯片EPM7128S设计了一个嵌入式PMU内部数据传输的高速通信通道,并在QNX平台下开发了接口的相关软件。所设计的接口在开发的样机中得到应用,提高了PMU内部数据传输速度,提高了PMU的整体性能。     

广域相量测量技术发展现状与展望

总结了基于相量测量单元(PMU)的电力系统广域测量系统(WAMS)在中国的发展应用现状,介绍了智能电网调度控制系统(简称"D5000系统")中WAMS、数据采集与监控(SCADA)系统,以及保护与故障信息系统的图模库一体化整合,以及多调度中心WAMS数据的按需共享。分析了目前PMU/WAMS进一步推广过程中,在电磁暂态现象分析、实时广域控制、海量数据传输和处理以及强迫振荡检测和控制等方面遇到的技术难题。从扩展PMU应用领域、解决海量数据传输和处理问题、提高WAMS本身应用问题分析能力、提高PMU本身的质量和动态量测性能等几个方面为PMU/WAMS的下一步发展方向提出了建议。     

相角-电压空间上的实用动态安全域

电力系统中的相量测量单元(PMU)可以实现电网部分相量(如节点的电压相量)的实时异地同步测量与传输.为充分发挥含PMU的广域量测系统(WAMS/PMU)在电力系统安全预警、保护与控制中的作用,研究了节点相角-电压空间上保证暂态稳定的动态安全域的边界性质.研究表明,对于既定的事故和事故前、后系统图形,相角-电压空间上实用动态安全域的临界边界同样可以用一个或极少数几个超平面近似描述.节点相角-电压空间中的实用动态安全域边界的拟合具有非常好的精度.基于这样一个安全域和WAMS/PMU提供的节点信息,可以很方便地计算出相角-电压空间的任一增长方向上的稳定裕度.也可以通过可视化,在线观察目前运行点距既定预想事故下稳定边界各个方向上的距离.     

利用故障录波数据修正PMU数据中电压相角差误差的方法

实际电网频率的波动性会使PMU中利用DFT算法计算电压相角时出现误差,另外由于实际电网中缺乏其他测量电压相角差的手段,导致在实际电网中无法实现对PMU测量的不同测点上的电压相角差数据误差进行校验,因此本文提出了一种利用故障录波器上传的电压波形数据计算不同测点上电压相角差的方法,利用单相接地故障时的零序电流波形和相关函数分析,实现了线路两端录波数据的同步,并计算出了线路两端不同测点间的电压相角差。理论分析、实际PMU数据和录波数据的分析结果表明:该方法实现了电网中不同测点上电压相量间相角差的准确测量,实现了对利用PMU测量相角数据计算的电压相角差误差的修正。该方法对于提高故障录波数据的应用价值和修正PMU数据中的电压相量相角差的误差具有重要参考价值。     

电力系统相角测量和应用

随着GPS技术的出现，各国研究机构和电力公司对相角测量的应用越来越重视。IEEE成立了 一个专门委员会，研究相角测量、通信接口规则和可能的应用等；美国的EPRI正在协调一个 项目“美国西部电力系统协调委员会监控用相角实时测量”；法国电力公司防止系统失步的 措施之一就是测量超高压网络节点上的相位。而美国的各个电力公司都在逐渐增加安装PMU 的数量，以增强对系统的监控能力。文中综述了电力公司对电力系统相角测量的应用对策， 及各个电力公司安装PMU和试验情况，展望了相角测量的应用前景。     

针对D-PMU数据的网络攻击分析及应对策略

相较于主网相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)数据较为安全的专网传输环境,配网相量测量单元(distribution network PMU,D-PMU)数据的传输一般采用有线+无线通信的方式,容易受到不法分子的攻击。本文对D-PMU数据特点进行了分析,揭示了针对D-PM U数据的网络攻击原理。提出了基于认知无线电技术的数据传输网络和相邻设备连续加密算法,增强了数据传输的安全性。最后通过仿真验证了所提方法的正确性。     

利用PMU测量相角数据计算不同测点间电压相角差的方法

电网中电压相量间相角差的准确测量和计算对于实现电网稳定性的快速监测具有重要意义。为了实现电网中不同节点上电压相量间相角差的准确计算,该文分析了实际电网中的频率波动对于同步相量测量装置(phase measurement unit,PMU)中离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)算法计算相角的影响;利用各工频周期内PMU采集的电网频率和相角数据,推导了DFT算法中所使用电网频率跟踪算法的解析表达式;针对电网频率波动和不同PMU厂家DFT中所使用不同电网频率跟踪算法的影响,给出了剔除计算电压相量间相角差误差因素的方法,消除了直接利用PMU测量的相角数据计算相角差产生的误差;并利用线路的等效模型,验证了该文所提方法的正确性。     

基于同步相量测量单元的直流附加控制器研究

利用直流系统的快速响应特性，可以在不增加附加设备的条件下有效地抑制交直流系统的低频振荡。基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)能够测量母线电压相量，尤其是电压的相角。该文利用PMU可改进控制提出了一种基于PMU的直流附加控制器，该控制器以不同区域电压相角差作为输入信号，能有效地反映区域间的低频振荡信息，同时研究了通信延迟对系统阻尼的影响，并考察了控制器的鲁棒性。以一个四机两区域系统作为测试系统，利用仿真软件PSS／E对系统进行小信号稳定和时域仿真分析，分析结果表明该直流附加控制器在系统较大的运行范围内提高了系统阻尼和系统区域联络线的传输能力，有效地抑制系统低频振荡，并且具有较好的鲁棒性，在故障情况下也能较好地发挥作用。     

电力系统同步向量测量单元测试方法设计

同步向量测量单元(phasor measurement unit,PMU)作为电网广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)的基本组成单元,对电网安全具有重要作用,其实时、准确测量和可靠上传是电网稳定分析和控制的基本前提。为评估PMU子站整体性能,以满足电网对其测量精度和传输可靠性方面的要求,依据《GB/T 26862-2011电力系统同步向量测量装置检测规范》和《GB/T 26865.2-2011电力系统实时动态检测系统第2部分:数据传输协议》,提出一种电力系统PMU子站测试方法,涵盖动态交流采样精度测试和通讯规约测试。通过在某PMU子站现场试验,验证了该方法的可行性。     

未来型电力系统的广域测量和通信

简述灵活交流输电系统FACTS、新型直流输电系统和全可控电力系统是未来型电力系统新技术的主流；论述基于相量测量单元PMU的广域相量测量系统WAMS的基本功能，並分析了延迟和响应时间等因素对WAMS可用性的影响；指出基于先进光纤通信技术的新一代高速率、低延迟的全光纤通信网络特别适合电力系统的实时测量和控制。     

基于时间同步技术的新型远方终端单元设计

传统远方终端单元（RTU）的非同步测量和数据传输延时是电力系统数据采集与监视控制（SCADA）系统数据误差的主要来源。提出了一种基于全球定位系统（GPS）和以太网时间同步技术的同步化RTU,以更低的成本实现类似于相量测量单元（PMU）的同步测量和数据快速回传。硬件主要由数据调理和采样电路、本地人机接口（MMI）、同步采样控制电路和以太网通信电路等部分构成。通过时钟同步、同步采样和同步时标处理等环节,同步测量单元（SMU）能够给上位机数据库提供高精度带时标的数据。设计兼顾了同步测量能力和成本,以便在系统中广泛配置。     

供配电线路自适应保护系统通信性能分析

为验证供配电线路自适应保护系统的通信性能,基于DeviceNet现场总线和工业以太网构建了其通信网络。提出了现场总线传送延时模型和性能评价指标,评估了自适应保护系统DeviceNet通信在状态改变和轮询这2种数据触发方式下的传送延时、吞吐量、网络效率、网络利用率;给出了交换式工业以太网传送延时的组成及基本公式,分析了自适应保护系统内交换式工业以太网周期性通信的传送延时。仿真结果表明,该系统DeviceNet通信和工业以太网通信在实时性、可靠性方面均能满足变电站自动化的要求。     

网络通信模式下电网相量的广域测量与实时传输系统

针对当前电力系统中远方终端/调制解调器(RTU/Modem)模式下远程测量数据传输时延大,误码率高等现象,利用计算机网络通信中的成熟技术,构建了一套实时性非常好的电网相量分布式测量系统.将以太网交换机与异步传输模式(ATM)交换机进行配合使用,通过全光纤通道,并采用TCP/IP协议和MFC Socket手段,克服了在测量子站数目较多情况下的网络数据传输时延不确定的缺点,从算法上消除了网络发生拥塞的各种可能性,较好地解决了"漏斗问题".在工程应用中,该系统实现了1个工频周期内上传1个批次的数据,通信时延小于5 ms.这为将来实现基于全球定位系统(GPS)时钟信号的电网运行状态实时监控提供了条件.     

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。     

考虑网络保护的广域测量系统通信时延分析

电力系统动态监测与实时决策系统对广域测量数据的实时性提出了很高的要求。文中分析了相量数据集中器（PDC）同步算法的特点和广域通信网时延的机理,建立了广域测量系统（WAMS）通信时延的计算模型;研究了同步数字体系（SDH）网络故障对实时通信的影响,以二纤双向复用段保护为例建立了保护倒换时间计算模型,分析了倒换过程中数据丢...     

PMU准实时数据对主动配电网抗差估计的影响

由于相量测量单元(PMU)因成本问题无法在配电网中大规模配置,且不同设备向主站传输数据时存在客观的通信延迟、带宽限制等因素,因此状态估计器输入端存在不良数据。提出一种基于同步相量量测的主动配电网抗差估计方法,并提出以虚拟PMU量测模型补充大量的高精度冗余数据。将数据采集与监视控制(SCADA)量测系统、PMU量测和虚拟PMU量测构成的混合量测系统作为状态估计的输入端。考虑网络和量测数据不确定度对抗差M估计算法进行改进,避免了传统加权最小二乘估计中删除坏数据的残差判断和迭代过程,降低了估计耗时,提高了状态估计的可靠性和抗差性能。改进IEEE 14和IEEE 33节点配电网算例的仿真分析,验证了所提方法的有效性和普适性。     

采用RTNET协议栈的交换式以太网时延测试

主要研究交换式以太网的介质访问控制方式的优化方法,以期降低网络时延,将交换式以太网应用于高实时性控制领域。为了研究终端设备采用时分多址接入技术的访问控制方式,搭建了一个基于RTNET协议栈的交换式以太网测试网段,在Linux内核实时性改造的基础上完成了RTNET实时以太网协议栈的移植,并针对时分多址机制的特性设计了多个测试方案,进行不同的时间片分配。通过对测试结果的分析,总结了优化分配时间片的方法。实验结果表明,在时间片的优化分配下,数据帧在交换机的排队时延大为降低,采用RTNET协议栈比采用TCP/IP协议的网络端到端时延降低了30%。     

量测量的时延差对状态估计的影响及其对策

监控和数据采集(SCADA)系统的量测量没有统一的时标,更新周期长,而且时延较大。同步采样的相量测量单元(PMU)正成为电力系统中另一种重要的数据采集装置,它可以反映动态响应且时延较小;由于带有精确时标,即使通道传输存在时延也能保证时间断面的一致性。为在状态估计中协调这两种量测量,处理各量测量不同的时延,建立了SCADA量测时延的均匀分布模型,分析了各量测数据所反映的时间断面不一致性对状态估计精度的影响,提出了对时延不同的量测量的处理方法。通过对IEEE14节点电网和一个366节点的实际电网的仿真,验证了该方法的有效性。     

基于QNX操作系统的PMU通信软件设计

相量测量装置结合现代通信技术是对电力系统运行状况进行实时动态监测和分析的基础,该文重点研究网络通信,给出了一种网络通信的解决方案。文中对远程通信系统的功能、结构及其实现作了较详细的叙述.