1. 變電站兩個同步相量測量裝置分別什麼作用
目前,同步相量測量技術的應用研究已涉及到狀態估計與動態監視、穩定預測與控制、模型驗證、繼電保護及故障定位等領域。
(1) 狀態估計與動態監視。狀態估計是現代能量管理系統(ems)最重要的功能之一。傳統的狀態估計使用非同步的多種測量(如有功、無功功率,電壓、電流幅值等),通過迭代的方法求出電力系統的狀態,這個過程通常耗時幾秒鍾到幾分鍾,一般只適用於靜態狀態估計。
應用同步相量測量技術,系統各節點正序電壓相量與線路的正序電流相量可以直接測得,系統狀態則可由測量矢量左乘一個常數矩陣獲得,使得動態狀態估計成為可能(引入適當的相角 測量,至少可以提高靜態狀態估計的精度和演算法的收斂性)。將廠站端測量到的相量數據連續地傳送至控制中心,描述系統動態的狀態就可以建立起來。一條4800或9600波特率的普通專用通信線路可以維持每2~5周波一個相量的數據傳輸,而一般的電力系統動態現象的頻率范圍是0~2 hz,因而可在控制中心實時監視動態現象。
(2) 穩定預測與控制。同步相量測量技術可在擾動後的一個觀察窗內實時監視、記錄動態數據,利用這些數據可以預測系統的穩定性,並產生相應的控制決策。基於同步相量測量技術,採用模糊神經元網路進行預測和控制決策,取pmu所提供的發電機轉子角度以及由轉子角度推算出的速度(變化率)等作為神經元網路的輸入,輸出對應穩定、不穩定。在弱節點處安裝pmu,可以觀測電壓穩定性。pss利用pmu所提供的廣域相量作為輸入,構成全局控制環,可以消除區域間振盪。
(3) 模型驗證。電力系統的許多運行極限是在數值模擬的基礎上得到的,而模擬程序是否正確在很大程序上取決於所採用的模型。同步相量測量技術使直接觀察擾動後的系統振盪成為可能,比較觀察所得的數據與模擬的結果是否一致以驗證模型,修正模型直到二者一致。
(4) 繼電保護和故障定位。同步相量測量技術能提高設備保護、系統保護等各類保護的效率,最顯著的例子就是自適應失步保護。對於安裝在佛羅里達—喬治亞聯絡線上的一套自適應失步保護系統,從1993年10月到1995年1月的運行情況分析表明,pmu是可靠和有價值的感測器。另一個重要應用是輸電線路電流差動保護,在相量差動動作判據中,參加差動判別的線路二端電流相量必須是同步得到的,pmu即可提供這種同步相量。
對故障點的准確定位將簡化和加快輸電線路的維護和修復工作,從而提高電力系統供電的連續性和可靠性。傳統的單端型故障定位方法是基於電抗測量原理,這種方法的精度將受故障電阻、系統阻抗、線路對稱情況和負荷情況等多種因素的影響。解決這一問題的根本出路是利用線路兩端同步測量的電壓和電流相量進行故障距離的求解,能獲得高精度和高穩定性的定位結果。
廣域測量系統
電力系統的穩定已是越來越突出問題。以pmu為基本單元的廣域測量系統可以實時地反映全系統動態,是構築電力系統安全防衛系統的基礎
2. 電網同步相量測量單元PMU
精準的電力系統守護者——PMU:它將同步、相量和測量融合,為電網安全保駕護航。
首先,讓我們聚焦在高精度同步上。PMU藉助於北斗原子鍾,實現了電力系統前所未有的大范圍時間同步,確保了設備間的協調一致,對電網穩定運行至關重要。以往,我國電力系統曾嚴重依賴GPS授時,但這種高度依賴曾引發過事故,PMU的出現無疑填補了這一空白,提升了我國電力系統的自主性和安全性。
電力系統中的相量,如同數學中的坐標,由幅值和相角構成。相角測量的精度直接影響潮流計算和控制決策,是電力工程師面對的一大挑戰。我國自主研發的北斗電力全網時間同步系統,不僅擺脫了對GPS的過度依賴,還提升了電力系統實時同步的精度與可靠性。
PMU的核心功能在於實時分析電網運行狀態,通過GPS測量獲得幅值和相位信息,同步相量通過GPS采樣計算得出。在電力網路中,節點間的相量關系如同一幅復雜的幾何圖,例如圖1所示,相角差是反映潮流方向和強度的關鍵指標。PMU的工作原理包括精密濾波、量化處理和相量計算,最終將數據轉化為信息,通過報文形式傳輸到數據集中器。
值得一提的是,正序相量的定義頗具特色:A相領先B相120度,B相領先C相120度,C相領先A相120度,這是對電力系統基本運行規律的精準描述。然而,微處理器在計算相量過程中並非易事,過零檢測和遞歸傅里葉演算法是常用手段。過零點同步測量盡管簡單,但依賴於電壓過零點,誤差難以避免。相比之下,非同步測量在靜態系統中更為適用,它降低了數據傳輸的需求,但對設備性能有較高要求。
盡管PMU設備的初始投資較高,但隨著技術進步和成本降低,國內如南瑞、北京四方等電力技術企業已經成功研發並應用了自家的PMU產品。這一領域的研究成果不斷涌現,參考文獻中包含了一系列深入探討PMU技術的論文,為電力系統的未來發展提供了豐富的理論支持。