基于PMU的广域测量技术及其应用

分析了相量测量单元(PMU)的测量原理以及广域测量系统(WAMS)的构成,总结和预测了基于PMU的广域测量系统的应用,并比较了PMU/WAMS与传统的SCADA/EMS系统的不同点。预测了今后智能电网发展过程中广域测量技术的发展应用情况。

提升PMU动态测量性能的若干方法

为了提高PMU装置在电力系统动态条件下的同步相量测量精度,研究了若干提升PMU装置动态测量性能的方法。采用IEEE C37.118标准中推荐的基于离散傅里叶变换(DFT)的同步相量计算模型,对基于DFT的相量测量算法进行了改进。分析了该改进方法在带外干扰、系统振荡、系统失步、短路或断线故障等动态条件下的特性。设计了等纹波滤波器对相量数据进行滤波处理,保证同步相量的测量精度,最后在PMU装置中实现并进行了测试验证。实验结果表明,通过上述方法的实施,PMU在动态条件下的测量精度得到了提高。

计及PMU电压和电流量测量的三相状态估计的研究

基于GPS的同步相量测量单元(PMU)是一种新型的高精度测量装置,能够测量母线电压相量和支路电流相量。提出了基于PMU母线电压量测和支路电流量测的三相状态估计模型,在谐波测量中采用高精度FFT算法,有效地提高了测量精度。提出的基于PMU量测的三相状态估计和谐波状态估计可以从根本上解决电力系统电压、电流非纯正弦和三相不平衡所带来的误差影响,提高了状态估计精度和稳定性,最后讨论了对该算法的评估方法。

基于PMU的广域电网相量测量系统概述

随着电力系统的发展和对安全稳定性要求的不断提高,传统的以SCADA/EMS为代表的基于稳态的监控系统将难以满足实时性的要求,而基于相量测量装置(PMU)的电网广域测量系统(WAMS)却能很好地解决电力系统广域空间同步测量的问题,使电网控制中心能在统一的时标下,根据各个PMU的测量信息对电力系统的状态进行分析,并进行全电网的稳定控制、事故预警等。为此,对WAMS的组成结构、发展状况和应用前景等进行了较为详细的概述。

基于相量测量单元优化配置的配电网谐波状态估计研究

随着大量电力电子设备的接入,配电网谐波问题愈发严重。谐波状态估计的准确性直接影响到后续的谐波治理效果。相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)可以实时测量节点电压与支路电流,可借助其实现谐波状态估计。然而目前PMU价格较高,如何进行合理的优化配置保证全网谐波状态可观,同时提高谐波状态估计的准确性,是亟待解决的问题。首先构建以PMU经济配置和谐波状态估计精度最高为目标的PMU优化配置模型,并提出一种改进二进制粒子群-遗传混合算法用于求解。随后在实时仿真器中搭建IEEE14节点模型,选用均值插补法以及Vondrak滤波法进行数据处理并分析了优化所得多种PMU配置场景对谐波状态估计的影响。结果表明:所提算法从减少投资成本及降低谐波状态估计误差角度考虑,能够给出合理的PMU配置方案,有助于支撑工程决策。

PMU(同步相量测量装置)的检测技术及误差处理措施分析

同步相量测量装置是一种新型检测技术,其可以对动态变化的数据参量进行跟踪测量,与传统测量方法不同,同步相量检测是建立在新统计原理下的数据处理方法。从概率统计上看,任何数据都存在一定的不可用性,如果数据呈现多种误差现象,则数据所表现的动态变化信息将会干扰技术人员核算、处理工作。基于此,文章将结合PMU检测、误差处理内容,对其技术措施的应用重点和难点进行系统分析。

PMU电压幅值与频率量测一致性的在线评估方法

相量测量单元(PMU)的广泛应用,为实现电网的动态安全监控提供了数据基础,也是建设智能电网的重要技术内容。然而各厂家在实际运行环境中PMU产品的精度和相量量测的一致性并没有经过严格的检验。文中提出一种PMU电压幅值与频率量测一致性的在线评估方法,分别给出了电压一致性、频率一致性与电压—频率一致性指标及其计算方法。此外,还重点分析了可能造成电压幅值及频率量测一致性差异的原因,即系统偏离额定频率对PMU量测的影响,指出应对偏离额定频率情况下的计算相量进行修正,以进一步改善实测相量的质量。

基于PMU量测数据和SCADA数据融合的电力系统状态估计方法

针对传统静态状态估计方法的缺点,提出了一种改进的电力系统状态估计方法,即将部分节点相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)量测数据与监控数据采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)量测数据融合进行电力系统的全网状态估计。该方法简化了系统的雅可比矩阵,缩短了计算时间。文章研究了PMU和SCADA系统融合改进后的快速分解法,针对SCADA量测数据的缺点,通过历史数据库对潮流数据进行预测,并依据PMU量测量对系统进行分析,继而进行系统全网状态的动态监测。通过算例证明,与传统的估计方法相比,该方法改善了状态估计的精确性,减少了迭代次数,细致地描绘了电网状态的变化过程,为调度中心下一步的决策提供了依据。

广域测量系统在电力系统分析及控制中的应用综述

综述了广域测量系统(Wide-Area Measurement System,WAMS)在电力系统稳态分析、全网动态过程记录和事后分析、电力系统动态模型辨识和模型校正、暂态稳定预测及控制、电压和频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、全局反馈控制、故障定位及线路参数测量等方面的应用。通过这些应用可以看到,WAMS给电力系统分析与控制提供了新的视角和解决方法,值得深入研究。

同步相量测量装置的可靠性评估

提出一种定量分析同步相量测量装置(PMU:Phasor Measurement Unit)可靠性的评估方法,提出并定义定量评估PMU的可靠性指标——PMU的可靠度,针对PMU的各个硬件功能模块建立了相应的可靠性模型,其中全球定位系统(GPS:Global Position System)模块采用了备用模式并建立了Markov状态空间图。以一PMU为例进行计算,结果表明,该方法可有效用于PMU可靠性评估与分析。

利用PMU数据提高电力系统状态估计精度的方法

同步相量测量单元(phasor measurements units,PMU)因能测得高精度的同步相量数据而被广泛应用于电力系统中,而传统的监控及数据采集系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)是电力系统运行和静态安全监视的基础。文中提出了一种PMU与SCADA数据共存的数学模型用于电力系统状态估计。该模型在保留原有SCADA数据的同时,通过虚拟测量方法对PMU观测范围进行大范围拓展,提高数据冗余度及状态估计的精度。仿真结果表明,该方法具有较高的估计精度,且不受网络拓扑结构和PMU数量限制,适于SCADA和PMU数据共存系统。

PMU在电力系统中的优化配置方法

相量测量单元(PMU)已广泛应用于电力系统状态估计、系统监测和稳定评估.PMU的优化配置问题是当前电力系统相量测量技术的一个重要问题.在深度优先搜索法的基础上,通过改进寻优规则,并考虑发电机、负荷以及网络结构等因素的影响,提供一种较为简便的方法实现该问题的求解.利用IEEE 14,IEEE 30等系统中的验证结果表明,改进算法可以较少的PMU安装数量实现电力系统的可观.

基于01整数规划的多目标最优PMU配置算法

针对目前缺乏多目标PMU配置方法,提出了一种基于线性01规划的多目标优化配置算法。并在此基础上导出了三种特殊模型,分别处理系统在正常运行方式下完全可观测的PMU布点问题,在线路N-1故障时系统仍可观测的PMU布点问题及在PMU N-1故障时系统仍可观测的PMU布点问题。该方法的突出特点在于能够同时将以上三种布点需求使用统一的形式同时处理,并且最终的布点方案在保证PMU数目最少或保证配置PMU所需费用最少的基础上获得了最高的测量冗余度。通过IEEE30、IEEE 57、IEEE118节点系统布点验证了该方法的有效性和灵活性。

PMU数据用于SCADA时滤除低频干扰的方法

广域测量系统采集的相量测量单元(PMU)数据越来越广泛应用于电网数据采集与监控系统,由于PMU采用的快速傅里叶变换算法无法区分工频信号和低频干扰,PMU采集的工频变量数据中包含低频振荡扰动成分,将影响电网稳态计算和分析的正确性。为了提取PMU采集数据中的工频变量,以低频强迫振荡为例,分析了低频振荡对PMU采集工频变量的影响,利用计算PMU采集数据的上包络和下包络并求出均值的方法,提出了一种分离PMU采集数据中低频干扰以获取工频变量的方法。通过对低频强迫振荡时PMU采集的实际电网数据进行分析,验证了文中所提方法的正确性。理论分析和实际PMU数据分析结果表明,所提方法能够快速准确提取PMU采集数据中的工频变量,对于提高PMU数据在电网稳态分析和动态监测中的利用价值,具有重要意义和较大价值。

使潮流方程直接可解的PMU配置方法的改进

研究了在电网中配置同步相量测量单元(PMU)以实现潮流方程直接可解的方法,提出了动态关联度的概念,在此基础上提出了基于动态关联度配置PMU的静态优化算法和半动态优化算法,并通过算例分析比较了两种方法与已有方法的性能。结果表明,文中提出的方法简单、快捷,较已有方法可有效减少PMU配置数目,适用于稀疏分布的大规模电网。

WAMS中的PMU最优配置新方法

鉴于相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)能够实时测量母线电压和相角,在传统监控和数据采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)量测系统的基础上,提出了一种选择PMU最优配置方案的新方法。该法在假定系统完全可观测的前提条件下,考虑不同量测噪声信号比的影响,采用直接替代(direct sub-stitution,DS)法、加权最小二乘(weighted least squares,WLS)法和扩展加权最小二乘(augmented weighted least squares,AWLS)法计算状态估计值,验证了量测噪声对选择PMU配置点没有影响这一结论,并最大限度地提高了状态估计的准确度。在IEEE9节点和IEEE14节点测试系统上验证了此方法的正确性和有效性。

一种同步时标可自由设定的新型相量测量装置

提出一种同步时标可自由设定的新型广域电网相量测量装置(PMU),它由频率自适应等间隔采样模块、同步时标形成模块和核心微处理器模块等构成。通过硬件电路与计算软件的合理分工与协调配合,实现了相量同步测量装置中"时间同步"与"频率同步"的解耦处理,从而装置能够根据自由设定的同步时标与时标同步方式,自动定位截取整周期采样数据(无频谱泄漏)进行高精度离散傅里叶变换(DFT)相量计算,并通过简单的方法对截取DFT数据窗时造成的时标同步偏移量进而计算相量的相角偏差量进行高精度线性修正。同时对同步时标位于DFT数据窗首、中、末点3种情况下的相量测量精度进行了仿真研究,得出了"中点同步"精度最高的正确结论。

动态状态估计中PMU配置的离散粒子群优化算法

以提高动态状态估计精度为目标,采用离散粒子群优化(discreteparticleswarmoptimization,DPSO)算法对同步相量测量单元(phsormeasurementunit,PMU)的配置点进行优化。该方法克服了传统解析优化方法难以适应不连续目标函数和不连通约束域等情况的缺点,同时,在配置有限PMU的情况下使PMU量测量发挥最大效益。最后对基于扩展Kalman滤波算法的动态状态估计模型进行仿真,证明了经DPSO优化后的配置与随机配置相比最大可能地利用了PMU的高精度量测信息,充分发挥了PMU量测的优点,大大提高了动态状态估计的精度。

区域电网相量测量单元的配置方案及变电站动态电压稳定性的模拟评估

运用电力系统分析软件Power World对某区域电网的潮流进行了仿真计算,找出了该区域电网中电压稳定性较弱的节点与区域,给出了相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的优化配置方案。采用最小二乘辩识等值阻抗法对该区域电网的电压稳定性进行了动态模拟评估,验证了该PMU优化配置方案的正确性和可靠性,指出可以用阻抗模比指标判定节点电压的稳定情况。

基于机端PMU量测的系统受扰轨迹预测

提出了基于机端相量测量单元量测数据的多机系统受扰轨迹预测方法,结合状态估计或潮流数据,在系统受扰后将其降阶简化为仅含有配置了相量测量单元的发电机节点系统,利用相量测量单元的量测数据修正降阶系统节点电压和电流之间的关系,然后将其代入相应的发电机模型,从而实现了系统受扰轨迹预测。该方法采用时间间隔较大的状态估计或潮流数据计算节点电压和电流传递关系矩阵的初值,并利用该矩阵主对角元的变化反映受扰后系统各元件的详细模型、网络拓扑和参数的改变,然后使用相量测量单元毫秒级的量测数据对其进行修正,从而为在实际应用中将相量测量单元与SCADA系统相结合做出了有益探索。最后以一个6机25节点系统为例验证了该方法的有效性。