PMU的原理应用及发展前景朱晓卫王莉斌摘要：本文简要介绍了相量测量装置（PMU）的基本原理、主要功能和在电网中的典型配置，以及PMU在电网互联化、调度系统一体化背景下的发展前景。随着调度主站对电网实时动态监测系统功能的完善以及电网大数据应用的发展，PMU作为电网动态监测数据的，将在今后电网监测系统中发挥越来越重要的作用。关键词：电力系统；PMU；动态数据；监测系统：TM7文献标识码：A0引言为了加强电力系统调度中心对电网动态监测与分析的能力，需要在重要的变电站和发电厂安装相量测量装置（PhasorMeasurementUnit,PMU），来构建电力系统实时动态监测系统，并通过调度中心实现对电力系统动态过程的监测和分析。PMU是电力系统实时动态监测系统的基本组成部分，它以数千赫兹速率采集电流、电压等相量信息，然后通过计算获得测点的频率、功率、发电机功角等信息，并以每秒几十帧的速率向调度主站的广域测量系统（Wide-AreaMeasurementSystem,WAMS）主站发送测量数据，使调度能实时监测到电网的动态过程。1基本原理1.1PMU基于时标的采样PMU的同步采样以1PPS秒脉冲为基准，相量角度由1PPS脉冲决定。电压、电流等相量的表达式可以写为，当v(t)的最大值出现在秒脉冲时，相量的角度为0度（如图1），当v(t)正向过零点与秒脉冲同步时，相量的角度为-90度（如图2）。图1V(t)最大值出现在秒脉冲图2V(t)正向过零点出现在秒脉冲当相量幅值不变时，相量的相位与信号的频率应符合如下关系：即相量的频率等于50Hz时，相量的角度不变，当相量的频率大于50Hz时，相量的角度逐渐增大，当相量的频率小于50Hz时，相量的角度逐渐减小。1.2PMU数据处理基本原理PMU测量单元的硬件原理图如图3所示，来自PT/CT二次侧的电压、电流信号经过互感器后，经过滤波变成满足采样定理的交流信号，然后在同步信号基准下进行模数转换，给计算出的相量打上时标，最后经过处理器处理后在当地监测系统中显示，同时通过通讯模块完成数据上送。相量的算法是通过离散傅立叶变换法提取波形的基波分量，然后计算出相位得到。图3PMU硬件原理图1.3PMU系统组成结构PMU系统主要由相量测量单元、数据集中单元、辅助分析单元及相关通讯附件组成，典型结构如图4所示。相量测量装置单元主要进行信号的采样，并将采样后的数据送到数据集中单元和辅助分析单元；数据集中单元将数据进行封装打包和存储，并最后转发给调度主站；辅助分析单元通过监控软件显示采样值和相关装置工作状态。PMU系统与主站通讯在网络传输层采用了TCP/IP协议，在应用层采用了IEEEstdl344规约。图4PMU系统典型结构图2主要功能PMU相量测量装置具备实时监测、数据存储和实时通信三大功能，且三者互相配合，互不影响。2.1实时监测功能2.1.1相量测量单元的采样相量测量单元以100帧/秒的采样速率实时测量线路的三相电压、三相电流、开关量等信号，以及机组的机端电压、机端电流、直流量、开关量和鉴相脉冲等信号。2.1.2相量测量单元的计算相量测量单元根据所测信号进行计算处理，得到线路的频率、有功、无功，以及机组的内电势、转速等电气量，并可根据变比等参数进行一次值/二次值的转换。2.2数据存储功能2.2.1动态文件存储数据集中单元收到相量测量单元的采样数据后，实时地将该动态数据以dyn格式的文件进行存储，每分钟存储一个文件，每个文件为6000帧。数据集中单元最少可以存储14天的动态文件。2.2.2暂态文件存储相量测量单元可以根据需要设置故障录波定值，当采样过程中采样值出现异常情况（如突变、越限等）时，相量测量单元会自动触发录波功能，按照故障录波的方式对故障前和故障后的数据进行采样，并按照COMTARDE格式存储故障文件。2.3实时通信数据集中器将所收到的数据实时发送到主站，支持接受多个主站的同时召唤命令，并以时间作为优先级顺序建立通道，传送部分或全部测量通道的实时监测数据。PMU的实时数据的输出速率能够根据主站要求进行选择，具有25帧/秒、50帧/秒、100帧/秒等多种可选速率。PMU的实时监测数据的输出时延(相量时标与通信出口数据输出时刻之时间差)不大于30ms。3典型配置由于我国地域的广阔性以及电网覆盖的复杂性，使得电网的...