新解读《GBT 14598.118-2021量度继电器和保护装置 第118部分：电力系统同步相量 测量》

《GB/T14598.118-2021量度继电器和保护装置第118部分：电力系统同步相量测量》最新解读目录GB/T14598.118-2021标准概览电力系统同步相量测量的重要性标准发布与实施日期解读量度继电器与保护装置的角色同步相量测量的定义与应用标准的适用范围与对象PMU（相量测量单元）的基本概念目录PMU的硬件与软件实现方式同步相量、频率及频率变化率的测量测量量的时标和同步要求静态条件下的测量值评估方法动态条件下的测量值评估方法PMU测量能力的具体要求测量符合性试验与评估流程稳态符合性试验详解动态符合性——测量带宽的要求目录系统频率斜坡变化期间的性能评估相位和幅值阶跃变化时的性能试验PMU报告延迟符合性的标准时间标签与动态响应的关联PMU评估试验项目中的环境影响因素稳态PMU准确度扩展规范的解读PMU准确度规范的应用条件PMU准确度规范的使用示例PMU首选准确度范围的确定目录PMU试验问题的应对策略发电机电压和发电机功角测量方法PMU带宽级别扩展的解读PMU带宽级别的确定与增强PMU测量中的时间同步技术全球导航卫星系统（GNSS）在PMU中的应用PMU的时间误差与性能要求PMU的时间同步状态与闰秒变化目录PMU的时间分辨率与品质要求PMU测量中的频率误差（FE）PMU测量中的频率变化率误差（RFE）PMU测量中的综合矢量误差（TVE）PMU的谐波畸变试验信号相位分析PMU的参考信号处理模型PMU的基本同步相量估计模型PMU的低通滤波器群延时补偿PMU的P类参考模型与滤波器详述目录PMU的数据速率降低模型PMU参考模型中的权衡考虑PMU的采样值生成与误差来源PMU的性能评估与变更建议PMU在电力系统中的实际应用案例PMU技术的发展趋势与未来展望PMU技术的挑战与解决方案电力系统同步相量测量的未来影响PART01GB/T14598.118-2021标准概览背景随着电力系统的快速发展，同步相量测量技术在电力系统中的应用越来越广泛。目的制定本标准以规范电力系统同步相量测量，提高电力系统运行的安全性和稳定性。标准的背景和目的范围适用于电力系统中的同步相量测量装置和相关的测试方法。要求标准的范围和要求规定了同步相量测量装置的性能、参数、试验方法等方面的要求。0102技术更新与前一版本相比，本标准采用了最新的技术成果和测量原理。内容完善增加了新的测试项目和性能指标，提高了标准的完整性和可操作性。与国际标准接轨本标准在制定过程中参考了相关的国际标准，提高了与国际标准的兼容性。030201与前一版本标准的差异PART02电力系统同步相量测量的重要性通过同步相量测量技术可实时监测电力系统的状态，包括电压、电流等相量信息。实时监测利用同步相量数据进行电力系统的稳定性分析，及时发现潜在的不稳定因素。稳定性分析根据同步相量数据优化电力系统的控制策略，提高电力系统的稳定性。控制策略优化提高电力系统的稳定性010203降低网损通过优化电力系统的潮流分布，降低输电网络的损耗，提高电力传输效率。精确负荷预测通过同步相量测量技术可更精确地预测电力系统的负荷需求，为电力调度提供有力支持。优化发电计划根据负荷预测结果优化发电计划，减少发电机的旋转备用容量，提高电力系统的运行效率。提升电力系统的运行效率促进智能电网的发展实现电力系统可视化同步相量测量技术为电力系统的可视化提供了基础数据支持，有助于实现电力系统的智能化管理。支持分布式电源接入随着分布式电源的接入，同步相量测量技术可帮助电力系统更好地适应分布式电源的接入和调度。提升电力系统的自愈能力通过同步相量测量技术，电力系统可实时监测并诊断故障，快速恢复供电，提高电力系统的自愈能力。PART03标准发布与实施日期解读发布日期国家标准化管理委员会。发布机构发布文号2021年第17号中国国家标准公告。2021年12月31日。标准发布2022年7月1日。实施日期自实施之日起，新生产的量度继电器和保护装置应符合本部分标准的要求。过渡期安排国家标准化管理委员会及各级质量技术监督部门。监督管理部门标准实施PART04量度继电器与保护装置的角色监测电力系统状态量度继电器能够实时监测电力系统的电流、电压等参数，确保系统正常运行。保护功能在电力系统出现故障时，量度继电器能迅速切断故障电路，保护电力设备和人身安全。精确测量量度继电器具备高精度的测量功能，为电力系统提供准确的运行数据。量度继电器可靠性保护装置具有高度的可靠性，能在各种恶劣环境下正常工作，确保电力系统的安全稳定运行。协调性保护装置与其他电力设备相互协调，确保整个电力系统的稳定运行和故障快速切除。快速响应保护装置能够在电力系统发生故障时迅速响应，切断故障电路，防止事故扩大。保护装置PART05同步相量测量的定义与应用电力系统中的同步相量测量是指利用全球定位系统（GPS）或其他高精度时钟信号，对电力系统中的电压、电流等相量进行同步测量。相量数据包括幅值、相位和频率等信息，是电力系统稳态和动态分析的重要基础。同步相量测量的定义同步相量测量的应用通过同步相量测量，实时监测电力系统的运行状态，包括电压、电流、功率等参数，为电力系统的稳定运行提供重要保障。电力系统状态监测利用同步相量测量数据，可以准确判断故障位置、类型和原因，为快速恢复供电和减少损失提供有力支持。同步相量测量技术是智能电网的重要组成部分，为智能电网的调度、控制和运行提供了重要技术支撑。故障定位与诊断同步相量测量数据可用于电力系统的潮流计算、稳定分析、优化控制等方面，提高电力系统的运行效率和安全性。电力系统分析与控制01020403智能电网建设PART06标准的适用范围与对象本标准适用于电力系统中的同步相量测量，包括传输、配电和用电系统。电力系统本标准涉及量度继电器和保护装置的同步相量测量功能及性能要求。量度继电器和保护装置包括发电机、变压器、输电线路等电力设备的同步相量测量。电力设备适用范围010203适用对象电力系统运行人员负责电力系统的运行、监控和管理的人员需要了解和掌握本标准。电力设备制造商制造量度继电器和保护装置、电力设备等电力相关设备的厂商需要遵循本标准进行产品设计和生产。电力系统研究机构从事电力系统分析、研究和开发的专业机构需要参考本标准进行相关研究工作。标准化机构负责制定、修订和解释电力系统相关标准的机构需要参考和引用本标准。PART07PMU（相量测量单元）的基本概念PMU的定义PMU（PhasorMeasurementUnit）是一种用于电力系统中的测量设备。PMU能够实时测量电流、电压等相量信息，具有高精度和实时性。硬件部分包括传感器、采集器、处理器等，用于采集、处理电力系统中的电流、电压等信号。软件部分PMU的组成包括操作系统、数据处理软件等，用于对采集的数据进行处理、分析和存储。0102及时发现电力系统中的故障和异常，为电力系统的安全稳定运行提供保障。为电力系统的规划、设计和运行提供数据支持和分析。实时监测电力系统的运行状态，提供准确的电流、电压等相量信息。PMU的功能PART08PMU的硬件与软件实现方式PMU硬件实现方式采样同步技术采用高精度时钟源和时钟同步技术，确保采样数据的同步性。数据处理技术具备高速、高精度的数据处理能力，能够实时计算电力系统参数。通信接口技术提供标准的通信接口，支持与其他设备或系统的数据交互。抗干扰技术采取抗干扰措施，确保在复杂的电磁环境下也能正常工作。同步算法开发高效的同步算法，确保采样数据的同步性和准确性。数据处理算法研究高精度、高稳定性的数据处理算法，提高电力系统的测量精度。实时操作系统采用实时操作系统，确保PMU的实时性能和稳定性。人机交互界面开发友好的人机交互界面，方便用户进行参数设置、数据查询和故障排查。PMU软件实现方式PART09同步相量、频率及频率变化率的测量同步相量测量是指对电力系统中的电压、电流等相量进行实时、同步测量，反映系统运行状态。定义与意义高精度、高稳定性、实时性，适应不同工况和故障情况。测量要求基于GPS或高精度时钟同步技术，实现不同地点、不同设备的采样同步。测量原理电力系统稳定控制、功率平衡、故障定位及诊断等领域。应用场景同步相量测量频率测量定义与意义频率是电力系统运行的重要参数之一，反映系统中有功功率的平衡情况。测量方法通过测量电压或电流信号的周期来计算频率。测量要求高精度、实时性，能够反映系统频率的微小变化。应用场景电力系统负荷控制、发电机调速及系统稳定性分析等领域。频率变化率是指单位时间内频率的变化量，反映系统有功功率的不平衡程度及发展趋势。通过实时计算相邻两个周期的频率差来得到频率变化率。高灵敏度、实时性，能够准确捕捉系统频率的快速变化。电力系统暂态稳定分析、故障预测及继电保护等领域，为电力系统的安全稳定运行提供重要依据。频率变化率测量定义与意义测量方法测量要求应用场景PART10测量量的时标和同步要求提供统一时间基准确保所有测量数据具有统一的时间基准，是实现电力系统同步相量测量的基础。提高数据准确性准确的时间标记能够减少数据传输和处理过程中的误差，提高测量数据的准确性。测量量的时标相位同步电力系统中的电压和电流信号存在相位差，为了实现准确的相量测量，必须保证各测量点的相位同步。频率同步电力系统中的频率可能存在一定的波动，为了实现准确的相量测量，必须保证各测量点的频率同步。时间同步所有测量点必须保持高精度的时间同步，以确保测量数据的准确性和可比性。同步要求采用高精度时钟源相位调整技术时钟同步协议频率跟踪技术利用高精度时钟源（如原子钟、GPS等）为测量系统提供统一的时间基准。通过相位调整技术，使各测量点的相位保持一致，以实现相位同步。采用合适的时钟同步协议（如NTP、PTP等），确保各测量点的时钟保持同步。通过频率跟踪技术，实时跟踪电力系统的频率变化，并调整测量参数，以实现频率同步。同步要求PART11静态条件下的测量值评估方法应满足标准要求，通常为每周波采样点数不少于24点。采样频率应采用合适的滤波算法，以滤除采样数据中的高频噪声和干扰。数据滤波应确保各相电压、电流的采样时间同步，以保证测量值的准确性。数据同步数据采集与处理010203根据采样数据，采用离散傅里叶变换（DFT）或相关算法计算各相电压、电流的相量值。相量计算计算相量值的模，得到电压、电流的幅值。幅值计算计算电压、电流之间的相位差，通常以度或弧度表示。相位计算测量值计算方法准确度测量值与真实值之间的偏差应在允许范围内，通常要求准确度不低于0.5级。测量值评估指标01稳定性在静态条件下，测量值应保持稳定，不应有明显的波动或跳变。02线性度测量值与输入量之间应保持良好的线性关系，以保证测量结果的可靠性。03抗干扰能力测量值应具有一定的抗干扰能力，能够抵御一定强度的电磁干扰和信号噪声。04PART12动态条件下的测量值评估方法01准确度测量值与真实值的偏差程度，通常通过误差大小来衡量。评估指标02稳定性测量值在动态条件下的波动程度，即测量的重复性和可靠性。03响应时间从电力系统发生变化到测量值稳定的时间，反映测量系统的动态性能。现场测试在电力系统实际运行过程中进行测试，获取实际测量数据，以验证测量装置的准确性和稳定性。数据分析对测量数据进行统计分析，计算误差、标准差等统计指标，以评估测量值的准确性和稳定性。仿真实验通过模拟电力系统实际运行中的各种动态条件，对测量装置进行仿真实验，以评估其性能。评估方法电力系统中的噪声和干扰信号可能影响测量值的准确性。信号干扰电力系统频率的波动可能导致测量值产生误差。频率偏移电力系统中的相位偏移会影响测量值的准确性，特别是在同步相量测量中。相位偏移影响因素通过实时跟踪电力系统频率，调整测量参数，减小频率偏移对测量值的影响。频率跟踪技术定期对测量装置进行相位校准，确保相位测量的准确性。相位校准采用滤波技术滤除噪声和干扰信号，提高测量值的准确性。滤波技术改进措施PART13PMU测量能力的具体要求要求测量电力系统中的电压幅值，包括正序、负序和零序分量。电压幅值测量要求测量电力系统中的电流幅值，同样包括正序、负序和零序分量。电流幅值测量要求测量电压和电流之间的相位角，以及功率因数角等。相角测量PMU测量参数幅值精度PMU的相角测量精度应优于0.5度，以满足电力系统稳定分析和控制的需求。相角精度频率响应PMU应能够快速响应电力系统频率变化，通常要求响应时间在几十毫秒以内。PMU应具有较高的幅值测量精度，通常应优于0.2%的额定值。PMU测量精度要求PMU应具备较大的动态范围，能够测量从微弱信号到强信号的电压和电流。动态范围PMU应能够覆盖电力系统正常运行的频率范围，以及可能的异常频率范围。频率范围PMU应能够测量0-360度的相角范围，以满足各种电力系统接线方式和运行状态的需求。相角测量范围PMU测量范围010203时间同步PMU应支持GPS或北斗等卫星授时系统，以保证测量数据的时间同步性。PMU测量数据的同步性数据同步PMU应能够同时采集电压、电流等模拟量数据，以及开关状态等数字量数据，并保证数据的同步性。通信同步PMU应能够与主站系统保持通信同步，及时上传测量数据，并接收主站的指令和控制信息。PART14测量符合性试验与评估流程试验目的验证量度继电器和保护装置在电力系统同步相量测量中的准确性和可靠性。试验内容包括同步相量测量算法验证、响应时间测试、抗干扰能力评估等。试验方法采用仿真测试、现场测试以及实验室校验相结合的方式进行。试验设备包括信号发生器、示波器、功率分析仪等高精度测试仪器。测量符合性试验评估流程评估指标根据相关技术标准和规范，制定评估指标，如测量精度、响应时间等。评估方法采用定量分析和定性评估相结合的方法，对试验结果进行综合评估。评估报告撰写详细的评估报告，包括试验数据、评估方法、评估结论等。后续改进根据评估结果，提出改进意见和优化措施，提高量度继电器和保护装置的测量准确性和可靠性。PART15稳态符合性试验详解需要高精度同步相量测量单元（PMU）和仿真系统。试验设备电力系统稳态运行，频率、电压和电流幅值稳定。试验条件电压、电流相量，频率，功率因数等。测量参数稳态试验基本要求使用高精度校准源对PMU进行校准，确保其测量精度。PMU校准通过仿真系统产生标准信号，验证PMU的测量准确性。仿真系统验证记录PMU在稳态运行时的测量数据，进行分析。稳态数据记录稳态试验测试方法PMU测量精度评估通过PMU测量结果与仿真系统产生的标准信号对比，验证仿真系统的准确性。仿真系统准确性验证稳态性能评估根据PMU的测量数据，评估电力系统的稳态性能，如频率稳定度、电压波动等。通过对比校准源和PMU的测量结果，评估PMU的测量精度。稳态试验结果分析PART16动态符合性——测量带宽的要求测量带宽的定义测量带宽是指量度继电器和保护装置能够准确测量输入信号频率的范围。通常以赫兹（Hz）为单位，表示装置能够测量的信号频率范围。根据电力系统同步相量测量的要求，量度继电器和保护装置的测量带宽应满足一定标准。测量带宽应足够宽，以覆盖电力系统中的各种频率分量，包括基波、谐波和间谐波等。测量带宽还应具有足够的平坦度，以确保在不同频率下测量结果的准确性和稳定性。测量带宽的要求010203测量带宽的影响因素量度继电器和保护装置的测量带宽受其内部电路设计和元件性能的影响。01采样率、滤波器等参数设置也会对测量带宽产生影响。02外部干扰和噪声也可能对测量带宽造成干扰，影响测量结果的准确性。03测量带宽的测试方法0302采用标准信号源对量度继电器和保护装置进行测试，检查其测量带宽是否符合标准要求。01测试结果应与标准值进行比较，确保测量带宽满足电力系统同步相量测量的要求。测试应包括不同频率、不同幅值的信号，以全面评估装置的动态性能。PART17系统频率斜坡变化期间的性能评估01频率响应速度量度继电器和保护装置在频率变化时的响应速度应满足标准要求。性能评估指标02测量精度在系统频率斜坡变化期间，量度继电器和保护装置的测量精度应保持在规定范围内。03稳定性装置在频率变化过程中应保持稳定，不能产生误动或拒动。实验室测试在实验室环境下，利用专门的测试设备对量度继电器和保护装置进行性能评估。现场测试在实际电力系统中进行测试，验证量度继电器和保护装置在实际频率斜坡变化时的性能。仿真测试通过建立系统模型，模拟频率斜坡变化，对量度继电器和保护装置进行测试。评估方法影响因素系统负载变化、发电机调速系统特性、电力电子设备投切等。应对措施优化系统调度策略、提高发电机调速系统性能、减少电力电子设备对系统的影响等。影响因素及应对措施便于国际交流该标准与国际标准接轨，有助于加强国际间在电力系统同步相量测量领域的交流与合作。提升电力系统稳定性该标准的实施有助于确保量度继电器和保护装置在系统频率斜坡变化期间准确、可靠地运行，从而提升电力系统的稳定性。推动技术进步标准对量度继电器和保护装置的性能提出了更高要求，推动相关技术的研发和应用。标准的实际应用PART18相位和幅值阶跃变化时的性能试验试验目的评估同步相量测量装置在相位和幅值阶跃变化时的动态性能。确定同步相量测量装置在不同工况下的准确性和稳定性。““通过比较装置输出的同步相量数据与参考数据，评估其动态性能。动态性能评估在一段时间内持续观察同步相量测量装置的输出数据，评估其稳定性。稳定性测试向同步相量测量装置输入阶跃变化的电流、电压信号。阶跃信号输入试验方法应满足相关标准或规范的要求，通常不超过±90度。相位阶跃变化范围应满足相关标准或规范的要求，通常不超过额定电压或电流的50%。幅值阶跃变化范围同步相量测量装置应在规定时间内准确响应阶跃变化，并输出稳定的同步相量数据。响应时间试验要求010203010203试验前应对同步相量测量装置进行校准，确保其准确性和可靠性。试验过程中应注意安全，避免电流、电压等危险因素对人身和设备造成损害。试验结果应进行详细记录和分析，以便对同步相量测量装置的性能进行准确评估。注意事项PART19PMU报告延迟符合性的标准PMU报告延迟指从电力系统发生扰动到PMU测量并报告该扰动的时间延迟。延迟时间包括PMU装置内部的测量、计算、传输等时间。PMU报告延迟的定义测试步骤在电力系统发生扰动时，同时记录PMU报告的时间和实际扰动时间，计算二者之间的时间差。测试结果根据测试结果判断PMU报告延迟是否符合标准要求。测试设备采用高精度时间同步设备，如GPS或原子钟等。PMU报告延迟的测试方法01PMU装置性能PMU装置的内部算法、计算速度、通信速度等都会影响报告延迟。PMU报告延迟的影响因素02通信系统延迟PMU报告需要通过通信系统传输到主站，通信系统的延迟会影响报告时间。03电力系统特性电力系统的运行方式和扰动类型也会对PMU报告延迟产生影响。标准值根据国家标准规定，PMU报告延迟应小于一定值（如：50ms）。允许误差允许存在一定的误差范围，但应控制在一定范围内（如：±1ms）。检测方法采用高精度时间同步设备和专业测试仪器进行检测，确保测试结果的准确性和可靠性。030201PMU报告延迟的符合性标准PART20时间标签与动态响应的关联时间标签是指电力系统中用于标记事件发生时间的标识。时间标签定义包括绝对时间标签和相对时间标签，绝对时间标签以某一固定时刻为参考，相对时间标签以某一事件为参考。时间标签类型时间标签的精度应满足电力系统同步相量测量的需求，通常要求达到微秒级。时间标签精度时间标签的设定动态响应时间是指从电力系统发生故障到保护装置或量度继电器发出动作信号的时间。动态响应时间定义动态响应时间受到多种因素的影响，包括电力系统参数、保护装置性能、通信延迟等。影响因素动态响应时间的计算通常采用仿真或实际测试的方法，通过模拟电力系统故障并测量保护装置或量度继电器的动作时间来获取。计算方法动态响应时间的计算时间同步在电力系统同步相量测量中，时间标签的同步性至关重要。只有保证各个测量点的时间标签一致，才能准确计算和分析电力系统的动态响应时间。时间标签与动态响应的关联分析数据关联时间标签与动态响应数据之间存在紧密的关联。通过对比不同时间标签下的动态响应数据，可以分析电力系统的故障类型、故障位置以及保护装置的性能等。应用场景时间标签与动态响应的关联分析在电力系统故障定位、保护定值校验以及智能电网调度等领域具有广泛的应用前景。PART21PMU评估试验项目中的环境影响因素气候因素温度变化极端高温或低温可能对PMU的精度和稳定性产生影响。高湿度环境可能导致PMU内部电路受潮，影响性能。湿度影响恶劣天气条件可能导致PMU外部受损或数据传输受干扰。降雨和沙尘雷电冲击雷电冲击可能导致PMU设备损坏或数据丢失。电力系统故障故障产生的电磁暂态现象可能对PMU的测量精度产生干扰。通信设备干扰高压输电线路、无线电通信设备等产生的电磁场可能影响PMU的正常工作。电磁干扰因素复杂的地形可能导致信号传输延迟或失真，影响PMU的测量结果。地形地貌PMU的安装位置应远离高压设备、大型变电站等干扰源，以保证测量数据的准确性。地理位置选择处于地震带上的PMU设备需考虑抗震性能，以确保在地震发生时仍能正常工作。地震带影响地理位置因素010203PART22稳态PMU准确度扩展规范的解读PMU测量精度标准规定PMU测量电压、电流的幅值和相角误差应控制在一定范围内。PMU动态性能PMU准确度要求PMU应具备快速响应电力系统变化的能力，包括频率偏移、相位跳变等。0102仿真测试采用电力系统仿真软件对PMU进行测试，模拟各种稳态工况，验证PMU的测量精度和动态性能。实验室校准在实验室环境下，利用高精度校准源对PMU进行校准，确保其测量精度满足标准要求。PMU稳态测试方法PMU稳态误差评估PMU在稳态工况下的测量误差，包括幅值误差和相角误差。PMU动态响应速度评估PMU对电力系统变化的响应速度，包括频率偏移、相位跳变等动态过程的响应时间。PMU稳态性能评估VSPMU可实时监测电力系统的电压、电流、相位等参数，为电力系统调度和控制提供依据。继电保护PMU的高精度测量数据可用于继电保护的触发和故障定位，提高电力系统的安全性和可靠性。电力系统监测PMU稳态应用场景PART23PMU准确度规范的应用条件采用标准信号源对PMU进行测试，评估其测量准确度。PMU准确度评估方法包括幅值误差、相角误差等，应满足标准要求。PMU准确度指标PMU准确度评估PMU安装条件PMU应安装在符合标准要求的电源环境中，避免电磁干扰和机械振动。PMU运行条件PMU应在规定的环境条件下运行，包括温度、湿度等，以确保其性能稳定。PMU应用条件PMU校准方法定期对PMU进行校准，确保其测量准确度。PMU维护要求PMU校准与维护定期对PMU进行检查和维护，包括更换电池、清洁接口等，以延长其使用寿命。0102PART24PMU准确度规范的使用示例实验室校准在实验室条件下，使用高精度标准源对PMU进行校准，确保其测量准确度满足标准要求。静态测试通过模拟电力系统中的不同工况，对PMU进行静态测试，评估其测量准确度。动态测试在实际电力系统中或实时仿真系统中，对PMU进行动态测试，评估其在电力系统动态过程中的测量准确度。PMU准确度评估方法幅值准确度PMU测量的电压、电流幅值与实际值的偏差应在规定范围内。相位准确度PMU测量的电压、电流相位与实际值的偏差应在规定范围内，通常要求相位误差小于1度。频率准确度PMU测量的系统频率与实际值的偏差应在规定范围内，通常要求频率误差小于0.01Hz。同步准确度PMU准确度指标PMU应能够实现与电力系统中的其他PMU或时钟源的高精度同步，通常要求同步误差小于1微秒。温度、湿度等环境因素可能对PMU的测量准确度产生影响，需要在设计和使用过程中进行考虑和补偿。互感器性能互感器是PMU测量的前端传感器，其性能直接影响PMU的测量准确度。采样频率采样频率越高，PMU的测量准确度越高，但同时也会增加数据处理和传输的负担。算法优化通过优化PMU的测量算法，可以提高其在复杂工况下的测量准确度。环境因素PMU准确度影响因素01030204PART25PMU首选准确度范围的确定PMU测量的电压、电流相位与实际值之间的偏差，通常以度为单位。相位误差PMU测量的系统频率与实际频率之间的偏差。频率误差01020304PMU测量的电压、电流幅值与实际值之间的偏差。幅值误差PMU测量数据与标准时间之间的时间偏差。同步误差PMU准确度评估指标稳态测试在电力系统稳态运行状态下，通过对比PMU测量数据与高精度测量设备的数据，确定PMU的准确度范围。综合考虑PMU的测量原理、硬件性能、算法等因素，对PMU的误差进行分析，确定其准确度范围。在电力系统发生故障或暂态过程中，通过对比PMU测量数据与仿真计算结果，评估PMU在暂态过程中的准确度。将PMU应用于实际电力系统中，通过长期运行和数据分析，验证PMU的准确度范围是否满足实际需求。PMU准确度范围确定方法暂态测试误差分析实际应用验证PART26PMU试验问题的应对策略提升电力系统稳定性PMU试验能够实时监测电力系统的动态过程，为电力系统的稳定控制提供重要依据。提高故障定位速度优化电力系统运行PMU试验的重要性通过PMU试验，可以迅速定位电力系统中的故障点，缩短故障处理时间，提高供电可靠性。PMU试验数据可用于电力系统的状态估计和优化调度，提高电力系统的运行效率。完善试验方法制定科学合理的PMU试验方法，确保试验数据的准确性和可靠性。强化人员培训加强PMU试验人员的培训和技术交流，提高其专业素养和实际操作能力。加强数据分析对PMU试验数据进行深入分析，提取有用的信息，为电力系统的稳定控制和优化调度提供有力支持。加强设备研发提高PMU设备的精度和稳定性，确保其能够适应各种复杂的电力系统环境。PMU试验的应对策略PMU设备的性能受到硬件和软件技术的限制，可能存在一定的误差和延迟。随着技术的不断进步，PMU设备的性能将不断提高，测量精度和实时性将得到进一步提升。PMU试验数据的处理和分析需要专业的技术支持，对人员要求较高。PMU试验将在电力系统的稳定控制、优化调度和故障诊断等领域发挥更重要的作用。PMU试验的其他注意事项PART27发电机电压和发电机功角测量方法发电机电压测量方法测量原理发电机电压测量基于电压互感器（VT）二次侧电压信号进行采样和处理。测量要求应确保电压互感器精度和稳定性，同时考虑频率变化对测量结果的影响。测量方式可采用单相或三相测量方式，根据实际需求选择合适的测量点和接线方式。测量设备主要有电压表、示波器、数据采集装置等，需满足相关精度和性能要求。发电机功角测量基于发电机电压和电流之间的相位差进行计算。需要同时测量发电机电压和电流，并确保相位差的准确性。可采用直接测量或间接测量方式，直接测量需使用专用功角测量仪器。主要有功角测量仪、相位计、数据采集装置等，需进行定期校准和检验。发电机功角测量方法测量原理测量要求测量方式测量设备PART28PMU带宽级别扩展的解读随着电力系统规模的不断扩大，对PMU的带宽要求也在不断提高。电力系统规模扩大新能源的接入使得电力系统动态特性更加复杂，需要更高精度的PMU进行监测和控制。新能源接入跨区互联电网的增多，使得PMU需要监测更广泛的区域，对其带宽级别提出了更高要求。跨区互联PMU带宽级别扩展的背景010203支撑智能电网建设PMU带宽级别的扩展是智能电网建设的重要支撑，有助于实现电力系统的智能化和自动化。提高测量精度带宽级别的扩展使得PMU能够更准确地测量电力系统的各种参数，提高测量精度。增强系统稳定性高精度的PMU有助于实现电力系统的实时监测和控制，从而增强系统的稳定性。PMU带宽级别扩展的意义对硬件设备的要求提高带宽级别的扩展对PMU的硬件设备提出了更高的要求，需要更先进的芯片和处理技术。数据处理量增加随着带宽级别的提高，PMU需要处理的数据量也相应增加，对数据处理能力提出了更高的要求。通信压力增大带宽级别的扩展使得PMU需要传输更多的数据，对通信网络的带宽和稳定性提出了更高的要求。PMU带宽级别扩展后的影响PART29PMU带宽级别的确定与增强PMU带宽级别的确定PMU带宽定义PMU的带宽是指其能够测量的电力系统信号的频率范围。PMU带宽与测量精度关系带宽越宽，PMU能够测量的信号频率范围就越广，测量精度也就越高。PMU带宽的确定方法根据电力系统运行的实际需要，综合考虑PMU的性能指标、成本等因素，确定适当的带宽级别。PMU带宽级别的增强采样率提高通过提高PMU的采样率，可以增加PMU对高频信号的采集能力，从而提高带宽。滤波算法优化通过优化PMU的滤波算法，可以滤除更多的噪声干扰，提高测量精度和带宽。硬件升级采用更高性能的硬件设备和更先进的芯片技术，可以提升PMU的带宽和测量精度。多PMU协同工作通过多个PMU的协同工作，可以实现对更大范围电力系统的监测和分析，提高整体带宽和测量精度。PART30PMU测量中的时间同步技术通过接收卫星信号，实现全球范围内高精度时间同步。卫星授时技术通过网络协议，实现不同设备之间的时间同步，但精度相对较低。网络时间协议（NTP）采用硬件时间同步设备，如时间同步卡、时间同步模块等，实现设备间的高精度时间同步。硬件时间同步时间同步技术原理01同步相量测量PMU通过时间同步技术，实现电力系统各节点的电压、电流相量信息的同步测量，为电力系统稳定分析和控制提供重要数据。PMU时间同步技术应用02故障定位与诊断利用PMU测量的同步数据，可以实现对电力系统故障的准确定位和诊断，提高故障处理效率。03电力系统监测与控制PMU时间同步技术可应用于电力系统的实时监测和控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。时间同步精度要求高PMU测量要求时间同步精度达到微秒级甚至更高，对时间同步技术提出了很高的要求。PMU时间同步技术挑战复杂环境下的时间同步在复杂的电磁环境下，如何保证时间同步信号的稳定传输和接收是技术难点之一。不同设备间的时间同步不同厂家、不同型号的PMU设备可能存在时间同步差异，如何实现设备间的高精度时间同步是技术挑战之一。PART31全球导航卫星系统（GNSS）在PMU中的应用电力系统同步相量测量单元，用于测量电力系统中的电压、电流等相量信息。PMU定义基于全球导航卫星系统（GNSS）提供的高精度时间同步信号，对电力系统中的电压、电流等模拟信号进行采样，并转换为数字信号进行传输和处理。PMU原理PMU的基本概念和原理提高测量精度GNSS的高精度定位和时间同步功能，有助于提高PMU的测量精度和可靠性。提供时间同步信号GNSS为PMU提供高精度的时间同步信号，确保各测量点采样时间的准确性。实现全球同步测量通过GNSS的时间同步功能，PMU可以实现全球范围内的同步测量，为电力系统的实时监测和控制提供有力支持。GNSS在PMU中的作用PMU可以实时监测电力系统的运行状态，包括电压、电流、频率等参数，为电力系统的稳定运行提供重要保障。电力系统实时监测通过PMU的测量数据，可以实现对电力系统故障的准确定位和快速诊断，为故障的快速排除和恢复提供有力支持。故障定位与诊断PMU的测量数据可以用于电力系统的潮流分析、稳定性分析、优化控制等方面，为电力系统的规划、运行和控制提供科学依据。电力系统分析与控制PMU的应用场景PART32PMU的时间误差与性能要求PMU应能够与标准时间源同步，其时间同步误差应小于规定值，以保证测量数据的准确性。时间同步误差守时误差响应时间PMU内部时钟在失去外部时间源的情况下，应能保持一定的时间精度，以满足电力系统运行的需求。PMU应能够快速响应电力系统中的变化，并准确记录时间，以便对事件进行准确分析和处理。PMU的时间误差测量精度PMU的测量精度应满足相关标准的要求，包括电压、电流、相位等参数的测量误差应控制在允许范围内。稳定性PMU应能够在各种电力系统运行条件下保持稳定的性能，包括在故障情况下的连续运行能力。可靠性PMU应具有较高的可靠性，能够长期稳定运行，减少故障和误差的发生。兼容性PMU的性能要求PMU应能够与其他设备兼容运行，包括不同厂家、不同型号的PMU以及电力系统中的其他自动化设备。PART33PMU的时间同步状态与闰秒变化时间同步方式采用卫星授时方式，如GPS、北斗等，实现PMU与标准时间的同步。PMU时间同步状态01时间同步精度PMU时间同步精度应满足相关标准要求，通常应小于1微秒。02时间同步监测PMU应具备时间同步监测功能，实时监测与标准时间的偏差。03时间同步异常处理当PMU时间同步异常时，应能自动或手动进行校准，确保时间同步的准确性。04闰秒变化对PMU的影响闰秒时间调整当发生闰秒时，PMU应能自动调整时间，确保与标准时间保持一致。闰秒数据处理PMU应能正确处理闰秒数据，避免因闰秒导致的数据异常或丢失。闰秒通知机制PMU应具备闰秒通知功能，及时将闰秒信息通知给相关系统或设备。闰秒影响评估PMU应能评估闰秒对电力系统的影响，确保电力系统的稳定运行。PART34PMU的时间分辨率与品质要求高精度时间同步PMU应满足电力系统时间同步要求，与主时钟保持高精度同步。PMU时间分辨率要求时间分辨率指标PMU时间分辨率应达到微秒级，以满足电力系统动态过程捕捉需求。时间稳定性PMU内部时钟应具有良好的时间稳定性，避免因时钟漂移导致的数据误差。PMU应具备较强的抗干扰能力，能够抵御电磁干扰、高频噪声等因素对测量结果的影响。抗干扰能力PMU应具有良好的稳定性和可靠性，确保在长时间运行过程中不出现故障或数据丢失。稳定性与可靠性01020304PMU应具有较高的测量精度，确保在复杂电力系统环境下准确测量电压、电流等参数。测量精度PMU应具备易于维护和升级的特性，便于设备故障排查和功能扩展。可维护性与升级性PMU品质要求PART35PMU测量中的频率误差（FE）频率误差（FE）PMU测量的频率与实际电力系统频率之间的差异，通常用Hz表示。频率误差的重要性频率是电力系统稳定运行的重要参数之一，对于电力系统的安全、稳定和经济运行具有重要意义。PMU测量中频率误差的定义PMU内部时钟的精度和稳定性会直接影响其测量频率的准确性。PMU内部时钟误差PMU在采样过程中，如果采样不同步，会导致测量数据出现误差，从而影响频率测量的准确性。采样不同步误差PMU在测量频率时采用的算法不同，可能会导致测量误差的产生。算法误差PMU测量中频率误差的来源010203电能质量评估频率误差会影响电能质量评估的准确性，从而影响电力用户的正常用电和设备的安全运行。电力系统稳定性分析频率误差会影响电力系统稳定性分析的准确性，从而影响电力系统的安全稳定运行。继电保护装置的动作频率误差可能导致继电保护装置误动作或拒动作，对电力系统的安全稳定运行造成威胁。PMU测量中频率误差的影响PART36PMU测量中的频率变化率误差（RFE）电力系统同步相量测量单元，用于测量电力系统中的电压、电流等参数。PMU定义PMU功能PMU应用实时监测电力系统运行状态，为智能电网调度、控制和保护提供重要依据。广泛应用于智能电网、电力系统自动化、继电保护等领域。PMU测量技术概述采样不同步PMU内部算法存在误差，可能导致频率变化率计算结果不准确。算法误差干扰和噪声电力系统中的干扰和噪声可能对PMU测量产生影响，导致频率变化率误差。PMU采样不同步可能导致测量数据出现偏差，进而影响频率变化率的准确性。PMU测量中的频率变化率误差来源频率变化率误差可能影响电力系统稳定性分析的准确性。电力系统稳定性分析频率变化率误差可能导致继电保护装置误动作或拒动作。继电保护装置动作频率变化率误差可能影响智能电网的调度与控制策略。智能电网调度与控制PMU测量中的频率变化率误差影响改进PMU内部算法，减小频率变化率计算误差。优化算法加强PMU的滤波与抗干扰能力，减小干扰和噪声对测量的影响。滤波与抗干扰采用高精度时钟和同步技术，提高PMU采样同步性。提高采样同步性PMU测量中的频率变化率误差减小措施PART37PMU测量中的综合矢量误差（TVE）TVE定义综合矢量误差（TVE）是电力系统同步相量测量中，PMU测量的相量值与真实值之间的矢量差异。TVE计算方法TVE的计算方法包括幅值误差和相位误差的综合计算，通常使用数学公式或矢量图解法进行。TVE的定义和计算方法电力系统参数变化电力系统的运行状态、负荷变化等参数变化会影响PMU的测量精度，进而影响TVE。PMU设备性能PMU设备的精度、稳定性等性能对TVE有直接影响。信号传输延迟信号在传输过程中的延迟会导致PMU测量相量的时间偏差，从而影响TVE。TVE的影响因素TVE评估通过对比PMU测量值与真实值，评估TVE的大小和范围，判断PMU的测量精度。TVE校准TVE的评估与校准针对TVE的评估结果，对PMU进行校准和调整，以提高其测量精度和稳定性。校准方法包括硬件校准和软件校准两种。0102PART38PMU的谐波畸变试验信号相位分析用于测试PMU在谐波畸变情况下的性能，通常包括基波和多次谐波。PMU谐波畸变试验信号试验信号的频率应与电力系统的额定频率一致，如50Hz或60Hz。信号频率谐波分量与基波分量之间存在一定的相位关系，这种相位关系对电力系统的稳定运行和PMU的测量精度有重要影响。相位关系PMU谐波畸变试验信号的基本概念PMU谐波畸变试验信号的相位分析方法通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，从而分离出各次谐波分量，并计算其相位和幅值。傅里叶变换通过比较谐波分量与基波分量之间的相位差，可以评估PMU在谐波畸变情况下的相位测量精度。相位差测量通过计算谐波畸变试验信号的畸变度，可以评估PMU在谐波畸变情况下的测量精度和性能。畸变度分析滤波处理通过滤波器滤除试验信号中的高次谐波分量，从而减小谐波畸变对PMU测量精度的影响。相位补偿根据谐波分量与基波分量之间的相位关系，对PMU的测量结果进行相位补偿，以提高测量精度。校准和调整定期对PMU进行校准和调整，确保其测量精度和性能符合标准要求。PMU谐波畸变试验信号的相位调整方法PART39PMU的参考信号处理模型PMU通过高精度传感器采集电力系统中的电压、电流等模拟信号。信号采集通过GPS或其他同步技术，确保PMU采集的数据与系统其他部分的数据保持时间同步。同步处理对采集的信号进行滤波、放大等调理操作，以去除噪声和干扰。信号调理对调理后的信号进行相量计算，得到电压、电流等相量的幅值和相位信息。相量计算PMU信号处理流程PMU信号处理的关键技术高精度采样技术采用高速、高精度的A/D转换器，确保采集到的信号准确、可靠。滤波与放大技术通过合理的滤波和放大设计，去除信号中的噪声和干扰，提高信号的信噪比。同步技术采用GPS或其他高精度同步技术，确保PMU采集的数据与系统其他部分的数据保持高度一致。相量计算算法采用高效的相量计算算法，快速、准确地计算出电压、电流等相量的幅值和相位信息。PART40PMU的基本同步相量估计模型PMU装置能够实时监测电力系统的状态，为电力系统的稳定控制提供重要依据。提高电力系统稳定性PMU装置采集的同步相量信息可用于电力系统的智能调度，优化电力资源的配置。实现智能调度PMU装置可快速准确地定位电力系统中的故障点，缩短故障处理时间。提升故障定位速度PMU装置的重要性010203PMU的基本同步相量估计数据预处理对采集到的电压、电流信号进行滤波、去噪等预处理操作，提高信号质量。02040301数据同步将计算得到的同步相量信息与时间标签进行匹配，确保数据的同步性。相量计算利用算法对预处理后的信号进行相量计算，得到电压、电流的幅值、相位等同步相量信息。数据传输将计算得到的同步相量信息按照规定的格式进行打包，并通过通信网络传输到控制中心。PMU装置可实现电力系统的智能预警和故障诊断，提高电力系统的安全性和可靠性。PMU装置可实现新能源并网点的远程监控和故障定位，提高新能源的利用率和并网效率。PMU装置将与人工智能技术相结合，实现电力系统的智能化控制和优化。PMU装置可实时监测电力系统的状态，为智能电网的调度和控制提供重要依据。PMU装置可监测新能源并网点的电压、电流等参数，为新能源的并网控制提供重要依据。PMU装置将向高精度、高可靠性、高实时性方向发展，满足电力系统对同步相量信息的更高要求。PMU装置的应用与前景010203040506PART41PMU的低通滤波器群延时补偿滤除高频噪声PMU低通滤波器能够滤除电力系统中的高频噪声，提高测量精度。消除信号干扰通过低通滤波器，可以有效地消除其他信号对同步相量测量的干扰，确保测量结果的准确性。平滑信号波形低通滤波器可以将信号波形进行平滑处理，使得测量结果更加稳定可靠。PMU低通滤波器的作用群延时是指信号通过滤波器后，各频率分量的延迟时间不同，导致信号波形发生变化的现象。群延时定义群延时补偿是通过在滤波器后添加相应的补偿电路，使得各频率分量的延迟时间相同，从而恢复原始信号波形。群延时补偿原理常见的补偿方法包括线性相位补偿和非线性相位补偿，具体选择哪种方法取决于滤波器的类型和特性。补偿方法群延时补偿的原理改善动态性能群延时补偿可以使得PMU在电力系统暂态过程中更快地响应，提高动态性能。扩大PMU的应用范围通过群延时补偿技术，可以使得PMU在更广泛的电力系统环境中应用，如长距离输电线路、分布式电源等。提高PMU测量精度通过群延时补偿，可以消除滤波器对同步相量测量的影响，提高PMU的测量精度。群延时补偿的应用PART42PMU的P类参考模型与滤波器详述PMU定义PMU的P类参考模型是指其测量精度和动态性能满足一定标准的模型，通常分为P1、P2、P3、P4、P5、P6六个等级，其中P1为最高等级。P类参考模型PMU的作用通过PMU可实现对电力系统运行状态实时监测和控制，提高电力系统的稳定性和安全性。电力系统同步相量测量装置（PMU）是用于电力系统实时测量、监视和控制的重要设备。PMU的P类参考模型滤波器详述在PMU的数据采集过程中，滤波器用于滤除噪声和干扰信号，提高测量精度。滤波器的作用常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。在PMU中，滤波器广泛应用于电压、电流等模拟信号的滤波处理，以及数字信号处理中的前置滤波和后置滤波等环节。滤波器的类型滤波器的性能要求包括通带范围、阻带范围、过渡带范围、衰减特性等，需根据实际应用需求进行选择。滤波器的性能要求01020403滤波器的应用PART43PMU的数据速率降低模型系统稳定性要求电力系统对稳定性要求较高，通过降低PMU数据速率可以减轻系统负担，提高系统稳定性。通信带宽限制在电力系统中，通信带宽资源有限，为了降低通信压力，需要对PMU数据速率进行降低。数据冗余度高PMU数据具有较高的冗余度，通过降低数据速率可以减少数据冗余，提高数据传输效率。PMU数据速率降低的原因数据压缩通过对PMU数据进行压缩处理，减少数据量，从而降低数据速率。数据筛选根据电力系统实际需求，筛选出重要数据进行传输，降低数据速率。数据融合将多个PMU数据融合成一个数据包进行传输，可以降低数据速率。030201PMU数据速率降低的方法由于数据速率降低，PMU的测量精度可能会受到一定影响，需要在保证精度和速率之间取得平衡。测量精度降低数据速率降低可能会导致数据传输延迟增加，对电力系统的实时性产生一定影响。延迟增加如果数据速率降低过多，可能会影响电力系统的可靠性，需要在降低速率的同时保证系统可靠性。系统可靠性降低PMU数据速率降低的影响PART44PMU参考模型中的权衡考虑PMU参考模型定义PMU参考模型是对电力系统同步相量测量装置（PMU）的功能和性能进行规范的标准模型。PMU参考模型的重要性PMU参考模型为PMU的研发、测试和应用提供了统一的标准，有助于提高电力系统的稳定性和可靠性。PMU参考模型概述PMU参考模型的权衡考虑因素精度与成本在PMU参考模型中，需要权衡测量精度和成本之间的平衡，以满足不同应用场景的需求。实时性与通信负担PMU需要实时传输测量数据，因此需要权衡实时性和通信负担之间的关系，以确保数据的及时传输和处理。可靠性与可扩展性PMU参考模型需要考虑系统的可靠性和可扩展性，以适应未来电力系统的发展和变化。兼容性与互操作性PMU参考模型需要兼容各种不同类型的PMU设备，并确保它们之间的互操作性，以实现数据的共享和交互。PART45PMU的采样值生成与误差来源PMU采样值计算PMU通过高精度ADC对电力系统中的电压、电流进行采样，并计算得到相应的相量值。PMU采样值生成PMU采样频率PMU的采样频率通常较高，以满足电力系统实时性的要求，一般达到每周波数百点甚至数千点。PMU采样时刻选择PMU采样时刻的选择对于相量测量的准确性至关重要，通常采用GPS或IRIG-B码进行同步。PMU算法误差主要来源于相量计算算法的不完善以及滤波算法的不当选择等。PMU算法误差PMU通信误差主要来源于通信延迟、通信丢包以及通信干扰等，这些因素可能导致PMU采样值的不同步或丢失。PMU通信误差01020304PMU硬件误差主要来源于ADC的量化误差、采样保持电路的不稳定以及PMU内部元器件的老化等。PMU硬件误差PMU安装误差主要来源于安装位置的不合理、安装工艺的不规范以及安装环境的干扰等，这些因素可能导致PMU采样值的偏差。PMU安装误差PMU误差来源PART46PMU的性能评估与变更建议PMU性能评估准确性评估评估PMU的测量准确性，包括电压、电流、相位等参数的误差范围。01020304稳定性评估分析PMU在不同工况下的稳定性，如电力系统故障、通信干扰等情况下的表现。实时性评估评估PMU的数据传输和响应时间，确保实时性满足电力系统运行需求。兼容性评估评估PMU与其他设备或系统的兼容性，如与调度自动化系统、保护装置等设备的通信和数据交互能力。PMU变更建议针对PMU的测量误差，提出改进措施，如采用更高精度的传感器、优化算法等。提高测量精度针对电力系统故障和通信干扰等情况，提出加强PMU稳定性的措施，如采用冗余设计、加强通信网络的可靠性等。根据电力系统运行需求，提出完善PMU功能配置的建议，如增加同步相量测量、动态录波等功能。加强稳定性针对PMU数据传输的实时性要求，提出优化数据传输的措施，如采用高速通信网络、数据压缩技术等。优化数据传输01020403完善功能配置PART47PMU在电力系统中的实际应用案例紧急控制在电力系统出现紧急情况时，PMU可以迅速响应，切除部分负荷或发电，以维持系统稳定。实时监测PMU能够