广域同步相量测量pmu(编辑修改稿)

广域同步相量测量pmu(编辑修改稿)内容摘要：

00tNXtNtkXtkNkxmm)21s i n (22)212s i n (22)s i n ()21(000000tNXtNtkXtkNkxmm00000021)21s i n (22)21c o s (22tNXtNXjtNXXmmm2倍频 常数 2倍频 常数 相量因子通相 • 振荡造成 DFT频谱泄漏 华北电力大学 North China Electric Power University 调制信号下（以幅值调制为例） )c o s ())c o s (1(2)( 00111   ttkXtx m时间窗内信号参数变化 • 振荡造成 DFT频谱泄漏 华北电力大学 North China Electric Power University )2()2()2()21c o s ())21c o s ( (22)21c o s (22)c o s ()21(1010000111000yyytNtNkXktNXtkNkxmm常数 调制分量 非整次倍频率 非整次倍频率 2倍频率 00111 2 1))cos(1(   tNtkXX m• 振荡造成 DFT频谱泄漏 华北电力大学 North China Electric Power University 50 100 150 200 250 300 350525456586062全周傅立叶算法电压相量幅值波形时间 ( m s )电压幅值(V)0 50 100 15000. 10. 20. 30. 40. 5幅值振荡下电压幅值计算值频谱分析频率 (H z )电压幅值(v)• 振荡造成 DFT频谱泄漏 华北电力大学 North China Electric Power University • 现有 DFT采用静态相量模型，动态条件下产生误差 华北电力大学 North China Electric Power University • 现有 DFT采用静态相量模型，动态条件下产生误差 华北电力大学 North China Electric Power University 静态相量数学模型造成的去顶现象。 • 现有 DFT采用静态相量模型，动态条件下产生误差 华北电力大学 North China Electric Power University 相角误差随振荡频率越高而越高，整体误差不大，有 DFT频谱泄漏现象。 • 现有 DFT采用静态相量模型，动态条件下产生误差 华北电力大学 North China Electric Power University 相角误差导致了频率误差，现象与相角类似，但误差较大。 • 现有 DFT采用静态相量模型，动态条件下产生误差 华北电力大学 North China Electric Power University • 相量计算需要短数据窗算法  故障中瞬时信号的突变 – 故障过程中的相量不可信 华北电力大学 North China Electric Power University 提 纲  广域同步相量测量技术 – 广域同步相量测量技术发展简史 – 国内外研究应用现状 – PMU核心技术问题 – PMU标准及测试评估 – 主站支撑系统核心技术问题  广域同步相量测量技术应用 – 状态估计中的应用 – 低频振荡识别及阻尼控制中的应用 – 在保护控制中的应用 华北电力大学 North China Electric Power University PMU标准 PMU 标准 1 稳态条件下 幅值 相角 频率 2 动态信号下 幅值 相角 频率 响应时间 华北电力大学 North China Electric Power University 国际 ： IEEE 国内： PMU通用技术条件 2222 ))(())((iriirrXXXnXXnXTVE信号偏离额定频率 5HZ内， TVE在 1%以内。  幅值 ： 在额定频率时基波电压、电流相量幅值测量误差极限： %，基波频率偏离额定值 1Hz时，要求幅值测量误差改变量小于额定频率时测量误差极限值的 50%，基波频率偏离额定值 3Hz时，要求幅值测量误差改变量小于额定频率时测量误差极限值的 100%。  相角 ：在额定频率时基波电压、电流相量相角相角误差极限为 176。 基波频率偏离额定值 1Hz时，相角测量误差改变量小于等于 176。 ；基波频率偏离额定值 3Hz时， ，相角测量误差改变量小于等于 1176。  频率 ：在 45Hz～ 55Hz范围内，频率测量误差不大于。 并对同步相量的定义、同步时钟的选择、时标定义和数据传输格式等基本内容做出了规定。 华北电力大学 North China Electric Power University 模式 P要求在动态情况下 PMU的有最好的量测精度。 此时能否快速跟踪电力系统动态响应是最重要的，相应的对于干扰信号并无额外的要求。 Class P 模式 M为相对于更普遍的测量信号所提出的精度要求，包括带外频率抑制，但是由于滤波器延时效果，无法快速的跟踪系统的动态变化。 Class M IEEE与 IEC动态标准草案 华北电力大学 North China Electric Power University 在阶跃信号先关注 PMU响应时间及 TVE。 仍是响应时间并没有最后确定。 C. Step input tests for PMU（ 阶跃测试 ） 在稳态下测试频率及频率变化率。 在以上动态信号下测试频率及频率变化率，并关注响应时间。 同样响应时间的确定存在争议。 D. Frequency and Rate of Change of Frequency tests for PMU（ 频率及频率变化率测试 ） 当信号频率以一定的速率变化时，测试 PMU的响应时间及 TVE。 现在对于无需多次改变频率变化速率重复测试已达成共识，响应时间的确定仍有待商议。 B. Frequency Ramp tests for PMU（ 频率斜坡测试 ） 在幅值调制及相角调制信号下，关注 TVE。 目前对于幅值及相角调制是否需同时测试仍存在争议。 A. Modulation tests for PMU（ 调制测试 ） I EEE 与I E C动态标准草案 考察 PMU对系统低频振荡的检测能力。 当系统中有发电机失步时，发电机转子会产生加速或减速运动，其发出信号的频率表现为以一定的速率增加或减小。 频率的此种变化将会影响到 PMU的测量精度。 当系统发生短路故障、或线路的投切等，会伴随着信号的幅值及相角的突变，此时的量测精度对保护的正确的动作有重要的意义。 IEEE ，且动态时的频率精度也影响动态安全控制的实现。 华北电力大学 North China Electric Power University A. Modulation tests for PMU（调制测试） )]c o s (c o s [)]c o s (1[ 0   tkttkXX axmaModulation Level Reference condition TVE requirements for pliance Class P Class M Range Max TVE Range Max TVE kx = , ka = radian 100% rated signal magnitude, fnominal Modulation frequency to Fs/10 Hz 3 % Modulation frequency to Fs/6 Hz 3 % kx = 0, ka = radian 100% rated signal magnitude, fnominal Modulation frequency to Fs/10 Hz 3% Modulation frequency to Fs/6 Hz 3% 华北电力大学 North China Electric Power University B. Frequency Ramp tests for PMU（ 频率斜坡测试 ） ])(c o s [ 20 tdtdftXX ma  Signal specification Reference condition TVE requirements for pliance Ramp rate Performance Class Ramp Duration (seconds) Transition time at beginning and end of ramp (seconds) Max TVE Linear frequency ramp 100% rated signal magnitude, amp。 fnominal at start of test Ramp rate: 177。 Hz/Sec (positive amp。 negative ramp) Class P s 177。 2/Fs from the start and end time 1 % Class M 5 s 177。 2/Fs from the start and end time 1 % 华北电力大学 North China Electric Power University C. Step input tests for PMU（ 阶跃测试 ） )](c o s [)](1[ 101 tfkttfkXX axma  Step change specification Reference condition TVE requirements for pliance Class P Class M Rise time (s) Response time (s) Rise time (s) Response time (s) Amplitude,  10%, kx = 177。 , ka = 0 All test conditions nominal at start 2/Fs 3/Fs 3/Fs 4/Fs Angle  10176。 , kx = 0, ka = 177。 π/18 All test conditions nominal at start 2/Fs 3/Fs 3/Fs 4/Fs 华北电力大学 North China Electric Power University D. Frequency and Rate of Change of Frequency tests for PMU（ 频率及频率变化率测试 ） 稳态 动态Reference condition Error Requirements for pliance Frequency = f0 (fnominal) 0 radian base angle Class P Range f0 177。 Hz Class M Range f0 177。 5 Hz FE RFE FE RFE .006 Hz .02 Hz/s .004 Hz .02 Hz/s Signal specification Reference condition Transition time Error Requirements for pliance Modulation test and Ramp test 100% rated signal magnitude. 0 radian base angle 177。 1/Fs for the start amp。 end of ramp or modulating frequency change Class P Class M FE RFE F。