广域测量系统

广域测量系统电网动态监测和控制系统01简述结构特点功能目录030204基本信息广域测量系统（WideAreaMeasurementSystem，WAMS）是指基于同步相量技术构成的新一代电网动态监测和控制系统。广域测量系统具有异地高精度同步相量测量、高速通信和快速反应等技术特点，非常适合用于大跨度电网的动态过程实时监控。简述简述广域测量系统（WideAreaMeasurementSystem，WAMS）技术的提出和研究可以追溯到1990年以前。在1996年8月10日的美国西部大停电中，基于PMU的监测系统因成功记录了在系统解列前相角增长使系统变弱的过程而备受**。2003年的美加大停电极大推进了WAMS的建设，并促进WAMS应用研究成果向工业领域转化。WAMS由以PMU为基层信息采集单元，位于调度中心的主站系统和满足两者进行信息交换的通信系统组成，相比传统的SCADA系统，WAMS系统的采集单元不仅由PMU替换RTU，主站系统功能增强外，对通信系统的要求更加苛刻。由于WAMS的信息来源是PMU所采集的精确、实时和同步信息，所以WAMS具有异地高精度同步相量测量、高速通信和快速反应等技术特点，非常适合大规模电网调度。相对于稳态监测和控制的SCADA，WAMS可以看作它的进一步延伸系统。

主要包括电力系统同步相量测量单元（PhasorMeasurementUnit，PMU）、相量数据集中器（PhasorDataConcentrator，PDC）、控制中心（ControllerCentre，CC）以及作为数据传输基础的高速数据通信网络（CommunicationNetworks，CN）等。WAMS可借助GPS等高精度时钟采集广域电网的实时状态参数，包括电气相量，再通过高速通信网络将分散的相量数据集中起来，得到电网全局统一时空坐标下的动态信息，从而实现对系统动态过程的实时监控，提高电网的自动控制和安全稳定水平。特点特点较之传统的基于扰动检测的晶闸管投切电容器（ThyristorSwitchedCapacitor，TSC）系统，WAMS系统特点为：①采用相对功角或角速度判别系统的暂态功角稳定性并实施控制策略，概念简单直观，较好地反映了系统的本质。对于所有扰动（包括区外扰动引起的暂态稳定性问题）均能正确响应。②有望从根本上克服现有局部和分散控制系统的不足，实现全局的优化协调控制。③它是一种基于直接响应的控制，直观方便，易于实现，有利于减少检测点，只需要在（发端）电厂和（受端）大系统母线上安装PMU，无须大量安装故障检测装置，而且还能较好地避免离线仿真与实际测量之间难以预知的误差所带来的控制失效。相对于传统的SCADA系统，WAMS是一种能对电力系统动态过程进行监测的工具，尤其是它能够快速测量发电机的内电势、功角、角速度和母线电压等与发电机机电暂态过程密切相关的量，并能及时地将信息传送到中心站，为实现基于全网的在线安全稳定分析提供了平台。结构结构广域测量系统（WAMS）总体结构如图1《广域测量系统结构图》所示。图1广域测量系统结构图广域测量系统由三大部分组成，即分布在各厂、站的同步相量测量单元、覆盖全网的通信网络和安装在调度端的相量数据集中器。PMU基本功能是利用GPS信号对电压、电流同步测量，进行分析，提供频率、相位和幅值信息。PMU的测量原理是使用GPS信号对电力系统运行中的电压和电流进行采样，利用采样得到的相量，通过离散傅立叶变换求取基频分量。相量测量必须同时测幅值和相角，而相角的测量必须有统一的参考时间，GPS精确的时间传递功能在PMU中得到了很好的应用。GPS接收器可以提供间隔为1s的脉冲信号1PPS，它是以秒为计时单位、精度为1us的国际标准时间信号，对于50Hz的工频量而言，其相位误差不超过0.018°，完全可以满足功角测量的要求。

功能功能WAMS为电网实时动态监控提供了信息平台，可以进一步对互联电网的动态过程特性进行分析和评估，辨识系统的失稳现象，向调度运行部门提供预警、预防控制的在线决策和紧急控制决策，提高电网安全运行水平。概括起来，基于广域测量系统的关键技术的研究内容包括系统监侧、系统分析以及电网稳定控制等方面。1）在线低频振荡分析随着电网规模的不断增大，负荷的不断增加，互联区域低频系统振荡成为了电力系统一个越来越严重的问题。WAMS的在线低频振荡分析功能可以在线跟踪此类现象并主导一个深入分析调查。首先，“振荡检测”功能扫描敏感动态信息，如联络线潮流和相应发电机相角，用以检查是否发生振荡。如果发生，改进的Prony算法将精细分析所获得的振荡详细信息，包括频率、阻尼系数和相关发电机和母线。同时主站将发布信息探查全网扰动记录。分析结果和记录的数据最后被存储在数据库并报告给调度员。2）混合系统状态估计该功能包