电力科技信息

美国MISO智能电网同步相量测量技术应用实现重大飞跃美国中西部独立电网运营机构(Midwest Independent Transmission System Operator,MISO)为期3年的中西部地区智能电网同步相量测量技术应用项目已完成互联输电网变电站的44台同步相量测量装置(Phasor Measurement Unit,PMU)整合。MISO首席执行官John R.Bear表示,这实现了在中西部智能电网发展进程中一次重大飞跃。     

电力科技信息

美国MISO智能电网同步相量测量技术应用实现重大飞跃美国中西部独立电网运营机构(Midwest Independent Transmission System Operator,MISO)为期3年的中西部地区智能电网同步相量测量技术应用项目已完成互联输电网变电站的44台同步相量测量装置(Phasor Measurement Unit,PMU)整合。MISO首席执行官John R.Bear表示,这实现了在中西部智能电网发展进程中一次重大飞跃。     

内蒙古电力广域测量系统的结构及功能分析

介绍了蒙西电网广域测量系统(以下简称WAMS)的发展概况及WAMS主站、子站的结构和功能。WAMS采用同步相量测量技术,通过逐步布局全网关键测点的同步相量测量单元(以下简称PMU),实现对全网同步相量及电网主要数据的实时高速率采集,其中WAMS主站由前置通信子系统、实时库子系统、历史库子系统、实时显示界面子系统、历史数据界面子系统、高级应用子系统等9个子系统构成,WAMS的应用,可实现对全网的动态过程监测,为控制中心主站实现全网的在线动态安全稳定分析提供足够的数据来源。     

电网广域动态安全监测系统及其动态模拟试验

介绍了一种新型电网广域动态安全监测系统及其动态模拟试验.该系统由3部分组成:以相量测量单元(PMU)为核心的子站系统、以同步相量数据平台为核心的主站系统和分析中心站高级应用系统.PMU在子站实现相量的同步实时测量和打包发送;主站系统对来自子站的相量数据进行再同步处理、存储管理以及转发,为高级分析功能提供实时的或历史的相量数据;分析中心站集成了用于实时在线监视与事后分析的软件.在清华大学电力系统大型发电设备安全控制与仿真国家重点实验室用3机9节点的试验系统,对该系统的性能进行了全面测试,进行了精度测试以及短路故障、线路无故障跳开和断线等多种扰动下的模拟试验.试验结果表明,该系统具备了对实际电网动态过程进行广域实时监测与分析的能力.     

中外PMU静动态标准及评估方法对比分析

同步相量测量单元（Phasor Measurement Unit, PMU）是大规模区域电网和智能电网动态安全监控的数据来源之一,其相量量测的准确度对电网的运行可靠性至关重要。为了统一标准,正确、合理地检测和评估PMU的性能,国内外先后发布了较完整的PMU静动态测试标准。详细讨论了国内PMU标准中静态及动态测试方法与精度要求,进一步给出了测试信号数学模型、相量理论值计算方法,为PMU测试提供了基础。并对比分析了国内外PMU标准的异同点,进一步揭示了国内外标准中相量误差评价方法的不同与相互联系。     

PMU在配电网的应用综述

同步相量测量单元(PMU)以全球定位系统(GPS)提供的精确时间为基准,可对电力系统进行实时数据采集,实现各个节点的同步测量。随着配电网的发展,同步相量测量单元(PMU)在配电网的应用前景也得到了越来越大的重视。从诊断应用、控制应用和其他应用三个方面分别介绍了PMU在配电网的应用。     

嵌入式PMU系统软件设计

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.嵌入式PMU一般由测量DSP和人机交互(MMI)两部分构成.本文在MMI侧提出了一种基于QNX实时操作系统的软件框架体系,与基于使用DSP/BIOS实时操作系统的DSP部分软件相配合,能够在完成实时采样计算、数据采集存储、用户输入及对外通讯、参数设置、实时显示等多优先级任务的同时保证PMU系统的实时响应能力和高可靠性.各部分软件均在所开发的硬件上实现并得到应用.     

基于瞬时值比较的PMU动态性能在线评测方法及系统

同步相量测量单元(PMU)的动态性能,是广域测量系统(WAMS)的各项高级应用可靠性的重要基础。提出一种基于大扰动的特征动态时段的瞬时值比较的PMU动态性能评测方法。将PMU相量数据还原为相量暂态录波数据,获取对应的实际暂态录波数据,分析两者在相关性、相量算法快速响应、纯幅值缩放和总体相似性上的差异,对PMU动态性能进行全面定量的评价。采用实际现场PMU数据验证了上述理论分析的正确性和可行性。此外,设计了在线评测系统,可应用于实际电网运行过程中实时监控和评价PMU动态性能。     

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。     

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。     

智能电网用户侧通信网络及技术挑战分析

为了实现智能电网的功能,必须建设高速、双向、实时、集成的通信系统,使智能电网成为一个动态、实时信息及电力交换互动的大型基础设施。在智能电网发展环境下,重点论述了智能量测在通信技术、网络安全及标准化方面的机遇与挑战,讨论了如何实现互操作性、建立可扩展的网络解决方案以及现有网络技术如何应用于智能量测等关键问题。最后,论述了国际上智能电网通信标准化工作的现状,对建立中国智能电网通信网络架构和解决方案具有一定的参考价值。     

基于IEC 61970的WAMS数据交互方法

随着智能电网的大规模实施,基于PMU的广域测量系统(WAMS)将成为电力系统在线分析、实时监视和控制的基础平台.为实现WAMS系统与其他系统之间的数据交换和共享,根据公共信息模型(CIM)扩展的导则,建立WAMS数据模型,并在此基础上,结合IEC 61970-404高速数据(HSDA)标准,给出一个包括数据交换框架、数据交换总体设计和数据订阅的WAMS数据交换方案.该方案能够实现WAMS系统与其他应用系统的有效集成,方便其他应用系统访问WAMS数据.     

实时数据库系统研发及其在智能电网中的应用

随着智能电网的发展,电网生产实时数据呈现出数据量大、实时性强等特点。为满足智能电网对海量实时数据处理需求,基于多线程实时处理技术,研发了一种实时数据库管理系统。文章介绍了该系统特点及系统结构,及其在用电信息采集、智能园区、能效管理平台、变电站热点监控等智能电网领域中的应用情况。该系统很好地实现了智能电网海量实时数据的采集、处理、分析、存储及展示,满足智能电网海量实时数据采集频率高、数据量大的应用需求。     

Stability Control of Smart Power Grids with Artificial Intelligence and Wide-area Synchrophasor Measurements

Abstract—Environmental concerns due to emissions from nuclear and fossil fuel based power plants have triggered widespread utilization of renewable energy-based small- and large-scale distributed generation technologies. These technologies have been transforming the energy market towards a deregulated and dispersed entity. To cope with these transformations, and ensure appropriate grid monitoring and control, the conventional power grids across the globe have been enduring a paradigm shift towards a smart grid that is empowered with cutting edge technologies. The operational stability of these emerging smart power grids necessitates sophisticated real-time monitoring and control technologies. This article analyzes various stability concerns in smart power grids pertaining to distributed generations and proposes novel methodologies for ensuring operational stability. The proposed methodologies entail real-time stability monitoring and stability control with the use of wide-area synchrophasor measurements and artificial intelligence methods. The efficacy of the proposed methodologies has been verified through simulation studies conducted on an IEEE 14-bus system. Results of this research validate the necessity of coordinated control for maintaining stability of smart grids incorporating distributed generation technologies.     

智能电网层次化广域保护系统的关键技术研究

高效、可靠的通信方法是促进广域保护通信服务和电力安全的根本,目前,现有的广域保护系统通信在实时性和可靠性方面研究仍然不足。针对这一问题,基于现有的广域保护研究,研究了智能电网层次化广域保护系统的通信网络建设问题,把智能变电站作为节点划分广域保护系统。智能电网保护控制以广域测量的实时数据作为研究对象,并仿真分析智能电网层次化保护体系的网络性能,研究工作为我国智能电网的发展提供参考和借鉴。     

Communication infrastructure for situational awareness enhancement in WAMS with optimal PMU placement

Real time monitoring and control of a modern power system has achieved significant development since the incorporation of the phasor measurement unit (PMU). Due to the time-synchronized capabilities, PMU has increased the situational awareness (SA) in a wide area measurement system (WAMS). Operator SA depends on the data pertaining to the real-time health of the grid. This is measured by PMUs and is accessible for data analytics at the data monitoring station referred to as the phasor data concentrator (PDC). Availability of the communication system and communication delay are two of the decisive factors governing the operator SA. This paper presents a pragmatic metric to assess the operator SA and ensure optimal locations for the placement of PMUs, PDC, and the underlying communication infrastructure to increase the efficacy of operator SA. The uses of digital elevation model (DEM) data of the surface topography to determine the optimal locations for the placement of the PMU, and the microwave technology for communicating synchrophasor data is another important contribution carried out in this paper. The practical power grid system of Bihar in India is considered as a case study, and extensive simulation results and analysis are presented for validating the proposed methodology.     

智能电网大数据流式处理方法与状态监测异常检测

针对智能电网大数据流的实时性、易失性、无序性等特点,提出智能电网大数据的实时流处理框架,实现数据收集、数据缓冲与流式计算,满足状态监测异常检测与用电数据分析等快速处理需要。通过采集系统节点监听数据源变化并实时收集数据,利用消息订阅模式对数据进行缓冲,解决数据采集与流式计算速度不一致的问题。提出一种基于Storm的状态监测数据流滑动窗口处理方法,在规定时间内分批处理状态监测数据流,保证数据的连续计算,通过阈值判断进行异常检测。实验结果表明,在集群规模一定的条件下,适当地改变工作进程数以及执行器线程的并发数设置,可以增大滑动窗口的元件吞吐量,提高状态监测异常检测的实时处理效率。     

基于图划分的大电网拓扑分析

为支撑大电网在线实时监控和分析,提出了一种基于图划分的大电网拓扑分析方法。该方法首先根据智能电网调度控制系统电网建模特点,给出了基于图论的电网层次结构、拓扑结构、厂站母线分析和系统网络分析模型。然后基于图划分建立了并行网络拓扑和局部拓扑修正的数学模型,并根据该模型设计了大电网并行网络拓扑的实现方法。最后基于共享内存编程模型在智能电网调度控制系统中研发了快速网络拓扑分析服务功能。所提出的模型和方法实现了大电网并行网络拓扑分析的无锁计算,避免了多线程数据竞争导致的阻塞耗时问题。对实际系统进行仿真测试,结果表明了该方法的准确性、实时性和有效性。     

基于广域量测信息的配电网协调控制技术展望

分布式电源等电力电子设备的大规模接入,对配电网控制灵活性以及控制时间尺度提出了新的需求。配电网同步相量测量装置（D-PMU）的配备将为配电网在线监测及实时控制打开新的局面。对于D-PMU数据融入配电网量测系统后形成的新调控框架、新调控手段,提炼总结了基于广域量测信息的配电网源-网-荷协调控制技术中亟待研究的内容,包括多源数据融合背景下的分布式电源功率预测与柔性负荷建模、解决新能源功率波动与配电网电压安全问题的配电网源-网-荷快速协调控制、利用D-PMU数据快速同步特点实现的孤岛平滑切换与稳定控制等。针对上述内容,构思了相应的技术路线,对关键技术难点进行了展望,并介绍了部分技术在示范工程的应用情况。     

面向智能电网的物联网应用体系建设

介绍了智能电网和物联网的技术特点以及智能电网的发展趋势,明确二者的建设关系。剖析物联网对智能电网运行调度、生产检修、营销服务等领域的应用需求,从物联网基础建设和基于物联网的高级应用建设两个方面设计物联网体系建设整体架构,并结合企业服务总线和数据平台应用提出了面向智能电网的物联网应用体系建设的解决方案,实现物联网与智能电网的融合发展。