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面向智能电网的mu测量数据传输的研究.pdf49页
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面向智能电网的mu测量数据传输的研究
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华北电力大学硕士论文 摘
要 随着全球资源环境压力不断的增大，社会对节能减排、环境保护和可持续发展
的要求日益提高。与此同时电力市场化进程的不断推进以及用户对供电可靠性和质
量要求的持续提升，要求未来的电网必须能够提供更加安全、可靠、清洁、优质的
电力，因此智能电网应运而生。智能电网把信息技术、通信技术、测量技术、计算
机技术和原来的输配电基础设施高度集成在一起形成新型的电网。本文详细介绍了
应用在智能电网中的测量技术 PMU
装置测量数据传输的研究现状和 PMU
理，并对测量数据的传输问题进行了深入的研究，最后提出了设计方案。 通信技术是智能电网中非常重要的环节，本文对现有的物理介质进行了对比研
究最后采用光纤为物理介质；为了满足通信系统实时性的要求，本文对现有的4 种
通信模式进行分析，由于IP+SDH 模式具有较高的吞吐量、较低的协议开销、较高
的带宽利用率，可以缓解网络带宽资源紧张的问题，所以最后采用此模式。在传输
层采用面向连接的TCP 协议，应用层采用IEEE C37.118 协议。为了实现PMU 装置
和服务器之间的可靠通信，采用基于TCP/IP
的Socket 技术完成二者之间的信息交
换。 为了最大可能的缩短传输延时，本文还为该通信系统编写了数据压缩软件，经
过PPM 算法和LZW 算法的数据压缩性能测试，最后采用LZW 算法，并在代码实
现时对LZW 算法中的hush 表的长度进行了修改，通过比较证明改进后的算法在压
缩时间和压缩率方面有很大的提高。
关键词：智能电网；同步相量测量；IEEE C37.118 ；数据压缩；通信系统 I 华北电力大学硕士论文 Abstract As the
environmental pres
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数字化变电站合并单元同步问题的研究.kdh(1)
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PSMU602GV 母线合并单元（220kV母线）
产品价格&1000.00
所属行业其它高压电器
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手 机：138-QQ号：1、与事【PSMU602GV 母线合并单元（220kV母线）】件记录、故障录波、通信功能紧密配合，使继电保护技术的应用达到一个新的水平。2、低压解列保护：利用该元件可实现低压控制，当系统电压低于整定电压时，经可设定的时间，保护动作。保护可独立投退滑差闭锁和欠流闭锁。滑差闭锁当系统发生故障时，电压下降过快超过滑差电压定值时闭锁保护。欠流闭锁当系统电流过小（小0.5A)时闭锁保护。3、测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。4、35KV进线保护测控5、保护功能：通用型，30余种保护功能于一体，不分场合、需要什么功能接什么线6、电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+(60°～85°)。7、采用分层分布式设计，可组屏安装或直接安装于开关柜上8、低周减载保护：该保护可实现分散式的频率控制，当系统频率低于设定值时，经可设定的时间，保护动作。保护可独立投退电压闭锁、滑差闭锁和欠流闭锁。电压闭锁当系统电压低于设定值时闭锁保护。滑差闭锁当系统发生故障时，频率下降过快超过滑差频率定值时闭锁保护。欠流闭锁当系统电流过小（小0.5A）时闭锁保护。9、电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。10、保护范围：既可用于进线、出线等线路保护，也可用于、PT、主变后备保护、电动机、电容器、电抗器等设备保护；11、电流增大。 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。12【PSMU602GV 母线合并单元（220kV母线）】、支持多套保护定值手动切换。13、零序电压保护：当由于系统单相接地或电压不平衡引起的零序电压大于设定值，经可设定的时间，保护动作。14、智能型主机，主机采用高性能数字信号处理器。15、适用系统：35KV及以下电压等级的不接地、小电阻接地、消弧线圈接地、直接接地系统16、继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。17、通讯功能：CAN总线，以及标准的RS485多机通讯接口18、该模件是整个装置的核心部分，完成模拟量、开关量的采集、处理，各种保护判据的运算，判断，然后产生相应的控制出口，发信号及通讯传输等。19、进线备自投功能及桥开关备自投功能20、负序电压保护：当系统电不平衡时，会产生负序电压，负序电压大于设定值时，经可设定的时间，线路保护动作，为防止PT断线引起保护误动作，该保护具有PT断线闭锁功能。 找PSMU602GV 母线合并单元（220kV母线）就上：
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青年文明号备注：本公示期限为2个工作日。公示期内如有异议，请登录采购系统，点击“提出采购需求质疑”功能点进行质疑，由采购人进行回复。
采购需求质疑及回复列表ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－；电力系统同步相量测量；装置（ＰＭＵ）应用及分析；纳少华马彩虹银川供电局７５０００１；１引言；随着电网的快速发展和电力市场进程的推进，电力系统；础，为实现电力系统动态监测提供了可能；ＰＭＵ全称为ＰｈａｓｏｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＵ；２ＰＭＵ的基本原理及结构；ＰＭＵ的基本原理为：ＧＰＳ接收器给出１ｐｐｓ信号；理后
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１１．００５．０４５
电力系统同步相量测量
装置（ＰＭＵ）应用及分析
纳少华　马彩虹　　银川供电局　　７５０００１
随着电网的快速发展和电力市场进程的推进，电力系统运行的复杂程度日益增大，对电力系统的稳定性要求越来越高。目前建立用于测量和监视电力系统稳态运行的ＳＣＡＤＡ系统，侧重于监测系统稳态运行情况，测量周期是秒级，且不同地点之间缺乏准确的共同时间标记。广域测量系统（Ｗｉｄｅ　ＡｒｅａＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＷＡＭＳ）能够实时地反映全网系统的动态变化，作为电网动态实时监测的新技术和重要手段，对电网的安全稳定运行起到了重要的作用。而基于成熟的ＧＰＳ技术、通信技术、ＤＳＰ技术上的ＰＭＵ装置，其具备高稳定性和可靠性、高精度、强大的计算处理、存储和通讯能力、良好的人机界面和开放性，正是ＷＡＭＳ系统的基
础，为实现电力系统动态监测提供了可能。
ＰＭＵ全称为ＰｈａｓｏｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ，意为同步相量测量装置。ＰＭＵ能以数千赫兹速率采集电流、电压等信息，通过计算获得测点的功率、相位、功角等信息，并以每秒几十帧的频率向ＷＡＭＳ主站发送。ＰＭＵ通过ＧＰＳ对时，能够保证全网数据同步性，数据与时标信息同时存储在本地并发送到主站。电网内的变电站和发电厂安装ＰＭＵ后，就能够使调度人员实时监视到全网的动态过程。
２　ＰＭＵ的基本原理及结构
ＰＭＵ的基本原理为：ＧＰＳ接收器给出１ｐｐｓ信号，锁相振荡器将其划分成一定数量的脉冲用于采样，滤波处
理后的交流信号经数模（Ａ／Ｄ）转换器量化，微处理器按照递归离散傅立叶变换原理计算出相量。对三相相量，微处理器采用对称分量法计算出正序相量。依照ＩＥＥＥ标准１３４４－１９９５规定的格式将正序相量、时间标记等装配成报文，通过专用通道传送到远端的主站数据集中器。ＰＭＵ的典型结构如图１所示。
主站数据集中器收集来自各个ＰＭＵ的信息，为全系统的监视、保护和控制提供数据。图２示出了ＰＭＵ
与主站数据集中器的通信，可以采用多种通信技术，如直接连线、无线电、微波、公共电话、蜂窝电话、数字无线、专用网络等。目前，运用较多的ＰＭＵ子站之间与ＷＡＭＳ主站的通信方式有两种：（１）电力数据网方式子站的以太网口直接与电力数据网交换机连接并接入到通信前置机；（２）２Ｍ专线方式：子站的以太网口经过协议转换器转换，接入到通信前置机。ＰＭＵ设备在网络传输层应用了ＴＣＰ／ＩＰ协议，在应用层采用了ＩＥＥＥ　ｓｔｄ　１３４４规约，可使主站灵活配置并控制ＰＭＵ子站。在ＰＭＵ设备体系结构中，数字信号处理、同步通信是同步相量测量技术的关键，而防混叠滤波器，Ａ／Ｄ转换器等器件的性能也将直接影响测量的精度。
３　ＰＭＵ应用及分析
图１　ＰＭＵ典型结构框图
３．１　ＰＭＵ实现的功能３．１．１　同步相量测量
（１）测量变电站线路三相基波电压、三相基波电流、序量值、开关量等的实时数据及实时时标；
（２）测量发电机机端三相基波电压、三相基波电流、序量值、开关量、发电机功角、发电机内电势的实时数据及实时时标；
（３）测量励磁系统、ＡＧＣ系统等的直流模拟量等。
３．１．２　同步相量数据传输
装置根据ＩＥＥＥ　ｓｔｄ　１３４４规约将同步相量数据传输到主站，传输的通道根据实际情况而定，如：１０／１ＯＯＭＨＺ以太网、ＲＳ２３２、２Ｍ口等，通信链路协议为ＴＣＰ／ＩＰ。
３．１．３　数据整定及就地显示（１）装置的参数当地整定；（２）装置的测量数据可以在计算机界面上以相量列表、主接线图相量矢量表计、相量矢量图、连续相量变化图、模拟量波形图、模拟量值、开关量状态等方式显示。
３．１．４　扰动数据记录
（１）具备暂态录波功能。用于
图２　ＰＭＵ与主站数据集中器的通信
图３　变电站相量测量、数据传送示意图
记录瞬时采样的数据，输出格式符合ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥＣ３７．１１１－１９９（ＣＯＭＴＲＡＤＥ）的要求；
（２）具有全域启动命令的发送和接收，以记录特定的系统扰动数据；
（３）可以以ＩＥＣ６０８７０－５－１０３或ＦＴＰ的方式和主站交换定值及故障数据。
３．１．５　当地通信接口
图４　发电机相量测量示意图
图５　发电厂相量数据传送示意图
装置提供通信接口用于和励磁系统、ＡＧＣ系统、电厂监控系统进行数据交换。
３．１．６　数据存储
存储暂态录波数据；存储实时同步相量数据。
３．２　ＰＭＵ的应用３．２．１　变电站
图３表示了变电站相量测量、数据传送示意图。变电站同步相量测量一般只对电源侧线路进行测量。根据测量线路数量的要求，配置一定数量的测量装置；全站配置一个数据管理单元，用于多台ＰＭＵ数据的整合及转发，转发的方向考虑有省调、国调、网调。同时考虑当地应有一台计算机用于简单地显示、操作；全站配置一个ＧＰＳ，用于多个测量装置的时间同步；装置与装置之间、装置与ＧＰＳ之间、通信单元与主站之间均采用光纤通信。
３．２．２　发电厂
发电厂测量不同于变电站测量。其不但要完成线路量测量，而且要完成发电机测量且这是关键。图４是一个发电机测量的示意图。其测量的输入不仅包括机端电流／电压，而且还包括发电机的转轴脉冲信号（鉴相信号或转速信号），以及其他的４～２０ｍＡ直流控制信号。其主要完成发电机功角及发电机内电势相量的测量。
图５表示了发电厂ＰＭＵ的配置通信示意图。线路测量同变电站测量方式，发电机测量已在上面描述。一个电厂配置一台线路测量装置；一个发电机配置一台发电机测量装置；全厂配置一个数据管理单元，用于多台ＰＭＵ数据的整合及转发，转发的方向考虑有省调、国调、网调。同时考虑当地应有一台计算机用于简单地显示、操作；全站配置一个ＧＰＳ，用于多个测量装置的时间同步；装置与装置之间、装置与ＧＰＳ之间、通信单元与主站之间均采用光纤通信。
４　ＰＭＵ的通信
图６　ＰＭＵ和主站通信连接示意图
制。４．１　ＰＭＵ与主站通信
（２）建立数据流管道。等待子目前ＰＭＵ和主站的通信方式均采
站建立数据流管道的申请，建立与子用高速广域网技术，图６表示了在发
电厂／变电站内的通信连接示意图。站之间的数据流管道，通过数据流管
道接收子站的实时监测数据。由图６可见，一般站内均设有远动通
４．２．２　子站通信启动过程信通道，其和主站的通信媒介为光
首先建立管理管道。等待主站建纤，因此具有较宽的通信带宽。远动
立管理管道的申请；接受主站建立管通信通道的接入一般为２Ｍ接口，因
理管道的申请后，建立与主站之间的此对于ＰＭＵ本身，必须考虑将１０／
管理管道；通过管理管道，接收和发１００Ｍ以太网信号转换成２Ｍ接口以便
送管理命令和ＣＦＧ１，ＣＦＧ２配置帧。管接入远动通信通道。在接入时，如果
理管道ＣＦＧ１和ＣＦＧ２的传送方式为：ＰＭＵ和远动通信通道的距离较短，则
ＣＦＧ１文件由子站产生，并应主站的可以直接用双绞线；如果较长则必须
召唤传送给主站；ＣＦＧ２文件由主站用光纤（相应地增加光电转换器）。
根据ＣＦＧ１文件产生，并主动下发给４．２　ＰＭＵ网络通信流程
子站，子站根据接收的ＣＦＧ２文件发在描述网络通信流程之前，首先
送实时监测数据。然后建立数据流管需要明确以下几个概念。
道，向主站提出建立数据流管道的申配置帧（ＣＦＧ）为ＰＭＵ和实时数据
请，建立数据流管道；通过管理管道提供信息及参数的配置信息，为机器
接收主站的“开启实时数据”命令后可读的二进制文件。ＣＦＧ１由ＰＭＵ产
开始实时数据传输。生，是系统配置文件，包括ＰＭＵ可
当出现数据流管道故障断开或管以容纳的所有可能输入量；ＣＦＧ２由
理管道故障断开的现象时，数据流管主站产生，是数据配置文件，指出数
道和管理管道则需要重建，将断开主据帧的目前配置状况。
站和对应子站的数据流管道和管理管数据流管道是指子站和主站之
道，并重新建立通信过程。间，或者ＰＭＵ装置和数据集中器之
当管理管道和数据流管道均正常间实时同步数据的传输通道。其数据
传输方向是单向的，为子站到主站，时，一切通信传输均保持正常。此时，
通过数据流管道，子站按设定频率向主或者ＰＭＵ装置到数据集中器。
管理管道是指子站和主站之间，站发送实时监测数据，主站不发送任何
命令；通过数据流管道，主站接收子站或者ＰＭＵ装置和数据集中器之间管理
上送的实时监测数据，校验错误后丢弃命令、记录数据和配置信息等的传输
该数据帧；主站定时通过管理管道发送通道，其数据传输方向是双向的。
数据流管道和管理管道的通信协“心跳”信号，子站接收后，发送“心
跳”信号给主站。议采用ＴＣＰ协议，子站作为管理通道
的服务器端、数据流管道的客户端；主站作为管理管道的客户端、数据流５　结语管道的服务端。当系统启动或重建时，数据流管道和管理管道均未建目前ＰＭＵ的研究及应用处于初始立。阶段，还有部分的采样、计算方法有
４．２．１　主站通信启动过程待于研究，对于技术规范、功能要（１）建立管理管道。主站向子求、现场应用、现场安装还有待于研站提出建立管理管道的申请；子站接究、完善和统一。随着我国电网联网受申请，建立与子站之间的管理管工作的深入，利用ＰＭＵ采集的数据来道；通过管理管道与子站传输控制命进行稳定判断电网模型校核及其他功能令、ＣＦＧ１、ＣＦＧ２配置帧；主站宜以及最终的实时稳定控制的研究将更进具有ＣＦＧ１，ＣＦＧ２配置帧的校验机一步地展开，因而对ＰＭＵ的安装、
ＰＭＵ的数据采集、ＰＭＵ的运行可靠
性等将提出更高的要求。
包含各类专业文献、外语学习资料、行业资料、专业论文、各类资格考试、应用写作文书、生活休闲娱乐、高等教育、幼儿教育、小学教育、文学作品欣赏、36电力系统同步相量测量装置_PMU_应用及分析_图文等内容。　
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