LPS-700同步相量测量装置说明书(2012.02.16).doc
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LPS-700同步相量测量装置
技术说明书
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江苏华瑞泰科技股份有限公司2012.02（Ver2.2）
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江苏华瑞泰科技LPS-700同步相量测量装置技术说明书
目录
第1章LPS-700系统概述 1
1.1LPS-700开发背景 1
1.2LPS-700系统特点 1
1.3LPS-700技术创新 2
1.4同步相量测量技术 2
第2章PMU测量系统体系结构概述 4
2.1PMU测量系统体系结构组成 4
2.2主站系统体系结构 4
2.3PMU子站装置体系结构 5
2.4通道接口及网络系统 6
第3章LPS-700同步相量测量装置的技术指标 7
3.1LPS-700同步相量测量装置功能 7
3.2LPS-700同步相量测量装置的技术条件 7
3.2.1环境条件 7
3.2.2绝缘性能 7
3.2.3电磁兼容性 8
3.2.4机械性能 8
3.2.5安全性能 9
3.2.6热性能（过载能力） 9
3.2.7输出触点容量 9
3.3LPS-700同步相量测量装置的功能指标 9
第4章LPS-700同步相量测量装置原理 11
4.1概述 11
4.2LPS-700装置硬件单元组成 11
4.3PMU装置数据流 11
4.4PMU装置的同步 12
4.5PMU装置的测量数据类型 12
4.6PMU装置的稳态（动态）测量 12
4.7PMU装置的暂态测量 12
4.8发电机功角δ的测量原理 13
第5章计算方法 15
5.1软件自适应频率跟踪计算法 15
5.2相量计算 15
5.3序量计算 16
5.4高次谐波相量计算 18
5.5功率及相角计算 18
5.6平均值计算 19
5.7突变量计算 19
5.8变化率（滑差）计算 20
第6章LPS-700同步相量测量装置的硬件部分 21
6.1装置的结构布局 21
6.2装置的硬件结构 22
6.3装置的硬件组成 22
6.3.1非智能插件 22
6.3.2智能插件 23
第7章相量数据集中器PDC单元 27
7.1PDC相量数据集中器功能 27
7.2PDC相量数据集中器性能 27
7.2.1技术参数 27
7.2.2接线端子及前面板指示灯 28
7.3动态数据文件名命名规则 29
第8章通过彩色触摸屏使用装置 30
8.1概述 30
8.2装置面板 30
8.2.1主机面板包括 30
8.2.2扩展装置面板灯 30
8.3触摸屏 31
8.3.1开机界面 31
8.3.2实时数据显示 32
8.3.3定值整定界面 34
8.3.4整组试验界面 38
8.3.5异常查询界面 39
第9章通过本地工作站使用装置 41
9.1本地监视工作站概述 41
9.2数据分析软件 42
9.3PMU模拟软件 43
9.4客户端软件 44
9.4.1PDC软件-LINUX版 44
9.4.2主站监控系统 44
9.4.3数据分析软件 51
9.4.4PMU模拟软件 54
第10章LPS-700同步相量测量装置暂态录波说明 55
10.1暂态数据文件名命名规则 55
10.2记录方式及采样频率 55
10.3录波启动判据 56
10.3.1电压判据 56
10.3.2电流判据 57
10.3.3频率判据 58
10.3.4其它判据 59
10.3.5关于长期越限启动的说明 59
第11章安装调试 60
11.1装置调试方法简介 60
11.2对测试仪器的要求 60
11.3装置的一般检验 60
11.4运行前检查 61
第12章定货与维护 62
12.1运行与维护 62
12.2产品包装 62
12.3运输条件 62
12.4贮存条件 62
12.5保修时间 62
12.6供应成套性 62
12.7产品附件 63
12.8订货须知 63
附录1:
PMU装置插件布置图 64
附录2:
屏后端子图 65
III
第1章LPS-700系统概述
1.1LPS-700开发背景
电力系统中两种传统的监测方法都存在一定的不足。
故障录波器记录的原始波形的快速暂态数据量太大，难以保存长时间的数据，仅记录故障前后短时间内的采样数据，对于电网中许多系统类型的故障不足以进行分析；SCADA系统中慢速刷新的稳态数据不能满足电力系统动态状态估计、低频振荡分析、故障分析的数据动态需求。
基于同步相量测量技术的广域测量系统能在时、空、幅值三维坐标下实时地、并且同步地观测系统全局的动态过程，弥补了现有EMS/SCADA系统和数字故障录波系统的不足，同时也为电力系统动态分析与监控提供了最直接的技术手段，是电力系统安全稳定经济运行的重大基础设施。
它是由相量测量单元PMU（PhaseMeasurementUnits）、相量数据集中器PDC（PhaseDataConcentrator）、分析与应用中心AAC（AnalysisandApplicationCentre）以及作为其基础的高速数据通信网络和电网运行状态定位（时间和空间）的全球卫星通信系统GPS（GlobalPositioningSystem）等5部分组成。
分布于广域电网各处的PMU同步测量各站点（电厂和变电站）的相量数据，实时发送至上级主站，它是WAMS（Wide-AreaMeasurementSystem）的核心。
其最大价值在于传送相量数据，真实、实时地对互联电网进行广域测量。
PMU在电力系统中的广泛应用不仅为解决电网安全稳定问题，提高电网动态安全水平和防止大停电事故提供了新的技术途径；同时PMU装置采集的同步数据也为电力系统在线应用领域中的分析、控制功能的研究开发提供了新的数据源。
1.2LPS-700系统特点
江苏华瑞泰科技股份有限公司，依托多年电力系统相关产品的开发经验和雄厚的开发人才优势，成功研制出LPS-700型全局相量同步测量系统。
该系统是按《电力系统实时监测系统技术规范》，在华瑞泰稳定控制产品及系统的基础上开发出来的新一代数字电力系统实时计算平台。
它以电力系统各种电压等级的厂站（子站）为数据源，用最前沿的、先进的IT技术（电子技术，通信技术和网络技术）将其同步采集并实时传送到数据处理中心，为电力计算及控制提供实时数据。
整套系统是基于全局、应用、前沿技术、以及行业积累的设计，主要有以下特点：
1.性能指标最高的配置
l采样密度高：
9600Hz（192点/周波）；
l快速存储、传输数据：
10ms基本间隔；
l子站裸机方式（无操作系统）下实现网络传输，并采用实时性极强的UDP协议，探索解决了PMU用于全局控制和保护的技术障碍之一；
l准确判断低频振荡；
l精确补偿装置内PT、CT及滤波电路的相位延迟；
l采用新的IEEEStdC37.118-2005规约；
l理论相量取在相量计算时间窗的中点；
2.软件自适应频率跟踪计算法
采用独有的软件跟频新算法，保证了相量在任何频率（20～200Hz）下计算的准确性，可以彻底消除基频波动引起的计算误差，能在任何频率下准确计算出当时系统的基波分量、序分量和谐波分量。
1.3LPS-700技术创新
采用独特的高精度光纤自同步技术方法，为PMU在实时控制领域的应用提供了可行性。
1.基于2M光纤通信和高密度门阵列技术，而不依赖于GPS接收装置，实现远距离采样时钟的同步技术。
其原理是通过精确计算对时报文在光纤中的传输时间，同步被对时站的采样脉冲上升沿。
同步精度＜0.050μs,开机同步时间＜3ms/100km。
计算和同步过程完全由高密度门阵列CPLD组成的硬件完成。
2.鉴于目前还没有对不同地点的GPS秒脉冲精确性进行测量和校准的手段。
利用电力系统的光纤通信网结合光纤自同步技术，为测量异地GPS的同步精度提供了可能性。
同时也为区域性的不依赖GPS同步技术提供了可能性。
1.4同步相量测量技术
电力系统常见的正弦电压和电流均可以表示为相量。
例如电压信号表示成相量形式为：
（如图1-1所示）。
图1-1瞬时量转化为相量
GPS为电力系统提供了全网统一的时钟信号,定时精度可达ns级。
借助GPS时钟信号，可以在各厂站构造以余弦函数的参考相量，其它相量都与参考相量比较，得到“绝对”相角。
经过通信系统传输，异地相量按时标综合在一起，削去共同的参考相量就得到“相对”相角（如图1-2）。
1-2同步相量测量原理
第14页
第2章PMU测量系统体系结构概述
2.1PMU测量系统体系结构组成
整个测量系统由测量站或参考站（子站）、调度中心站（主站）、远程通信网组成。
图2-1LPS-700系统体系结构
LPS-700装置安装于PMU子站，采用9600Hz的采样速率，实时监测系统的各种实时运行信息。
并通过100M以太网可向多个主站实时传送所有采集到的同步信息，为主站端观测系统的稳定裕度，记录电压失稳、低频振荡等动态过程，实现电力系统安全预警提供数据支撑，进而逐步实现电力系统控制分析等高级应用。
2.2主站系统体系结构
主站是安装在电力系统调度中心，用于接收、管理、存储、分析、告警、决策和转发动态数据的计算机系统。
其主要功能包括：
接收、管理、存储和转发源自子站的实时测量数据，对电力系统的运行状态进行监测、告警、分析、决策等；主站之间交换实时测量数据，并与调度中心EMS系统及安全自动控制系统进行数据交换。
图2-2同步相量测量系统主站体系结构
2.3PMU子站装置体系结构
PMU子站LPS-700装置根据模拟量或开关量信息的采集，形成电压相角信息，调度根据各子站的相量数据得出系统的惯性中心，或得到相对于参考站功角信息，并自上而下地提供各枢纽变电站同惯性中心的相角差、或相对于参考站的功角信息，以作为调度人员对系统稳定性分析判断的参考量。
LPS-700装置同时具备完备的暂态录波的功能，所有变电站/发电厂所需的触发方式都集成在装置中，可以做到在系统发生扰动时能完整记录系统扰动发生后暂态及动态过程各阶段的系统电参量变化过程。
LPS-700装置具有下列主要功能：
1.功角测量
装置以9600Hz的频率进行采样，在每一采样脉冲的上升沿装置同步锁存测量安装点的三相基波电压、三相基波电流、频率和开关状态，形成数据的时间断面，并在下一次采样脉冲的上升沿到来前将所有量转换为数字量供装置的其他功能模块处理。
2.带时标传送
子站对模拟量或开关量信息进行采集、并进行电压相角测量，将测量信息打上时标，向主站端传送。
可接收调度端计算系统的惯性中心向各子站传送相应的参考功角信息。
3.故障录波及分析
当系统发生大的扰动，如系统发生短路、系统摇摆（包括低频振荡、次同步振荡）时，进行启动录波，同时对动态相角和电压正序分量进行记录，并可在故障后
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