SMU-2型同步相量测量装置技术使用说明书.pdf

1、 国网电力科学研究院 国电南瑞科技股份有限公司 国网电力科学研究院 国电南瑞科技股份有限公司 SMU-2 型型 同步相量测量装置 技术使用说明书 同步相量测量装置 技术使用说明书 编 写：丁孝华 赵景涛 周 捷 杨永标 鲁 文 成海生 滕 云 侯明国 丁 可 仇佳鑫 金 雪 田小东 审 核：孙国城 批 准：朱金大 版本号：V1.1 SMU-2 型同步相量测量装置技术使用说明书-I-目 录 目 录 第一章第一章 简介及技术规范简介及技术规范.1 1.1 概述.1 1.2 SMU-2 系列同步相量测量控制装置系统构成.2 1.3 SMU-2 系列同步相量测量控制装置技术特点.2 1.4 装置设计遵

2、循的标准.3 第二章第二章 SMU-2 系列装置功能及容量系列装置功能及容量.5 2.1 SMU-2MA 同步相量测量控制单元.5 2.1.1 SMU-2MA 装置容量.5 2.1.2 SMU-2MA 装置功能.5 2.2 SMU-2MB 同步相量测量控制单元.6 2.2.1 SMU-2MB 装置容量.6 2.2.2 SMU-2MB 装置功能.6 2.3 SMU-2G 发电机同步相量测量单元.6 2.3.1 SMU-2G 装置容量.7 2.3.2 SMU-2G 装置功能.7 2.4 SMU-2CS 数据集中器.8 2.4.1 SMU-2CS 容量.8 2.4.2 SMU-2CS 功能.8 2.

3、5 SMU-2GPS 时钟同步单元.9 2.5.1 SMU-2GPS 单元组成.9 2.5.2 SMU-2GPS 单元容量.9 2.6 SMU-2P 同步相量辅助分析单元.9 2.6.1 SMU-2P 软件平台及运行环境.10 2.6.2 SMU-2P 参数设置.10 2.6.3 系统分析功能.11 2.6.4 辅助存贮功能.11 2.6.5 实时数据显示.11 2.6.6 同步相量装置测试模拟主站软件.11 第三章第三章 SMU-2 系列装置组成及接线系列装置组成及接线.13 3.1 SMU-2 系列装置的组成.13 3.2 SMU-2 系列装置的安装及接线.16 3.2.1 SMU-2 系

4、列装置的安装.16 3.2.2 SMU-2MA 端子定义及面板指示.16 3.2.3 SMU-2MB 端子定义及面板指示.22 3.2.4 SMU-2G 端子定义及面板指示.22 3.2.5 SMU-2GPS 端子定义及面板指示.24 3.2.6 SMU-2CS 端子定义及面板指示.25 第四章第四章 SMU-2 系列装置系统常规配置系列装置系统常规配置.27 SMU-2 型同步相量测量装置技术使用说明书-II-4.1 变电站同步相量测量系统配置.27 4.1.1 变电站同步相量测量系统结构.27 4.1.2 变电站集中配置结构.28 4.1.3 分散式配置示例.28 4.2 发电厂相量测量装

5、置.29 第五章第五章 SMU-2 系列装置技术性能指标系列装置技术性能指标.31 5.1 输入信号.31 5.2 采样指标.32 5.3 装置时钟.32 5.4 同步相量数据测量、传输与记录.32 5.5 扰动数据记录方式.32 5.6 扰动数据启动判据.32 5.7 参数整定方式.33 5.8 辅助分析系统波形的计算和分析.33 5.9 通讯.33 5.10 告警信号.33 5.11 绝缘性能.33 5.12 冲击耐压.33 5.13 高频干扰抵抗力.34 5.14 抗电磁干扰能力.34 5.15 环境条件.34 5.16 供电电源.34 第六章第六章 SMU-2P 同步相量测量装置界面使

6、用说明同步相量测量装置界面使用说明.35 6.1 装置界面概况.35 6.1.1 状态条定义.35 6.2 系统结构图.37 6.3 实时数据.37 6.4 系统工况.41 6.5 辅助分析功能.41 6.6 数据比对.50 6.7 界面其他功能介绍.50 6.7.1 简报窗.50 6.7.2 登录框.51 6.7.3 DC 参数设置.51 6.7.4 PMU 定值管理.54 6.7.5 通道参数校核.58 第七章第七章 分析工具使用说明分析工具使用说明.64 7.1 DYNVIEW 分析工具.64 7.1.1 软件遵循的标准.64 7.1.2 软件特点.64 7.1.3 软件界面.64 SM

7、U-2 型同步相量测量装置技术使用说明书-III-7.2 故障文件分析软件.68 7.1.1 故障分析软件主界面.68 7.1.2 菜单指引说明.71 7.1.3 快捷工具栏指引说明.72 附录附录 售后服务售后服务.75 SMU-2 型同步相量测量装置技术使用说明书-1-第一章 简介及技术规范 第一章 简介及技术规范 本章包括下述 SMU-2 型同步相量测量控制装置的简单介绍：概述 SMU-2 同步相量测量控制装置的构成 SMU-2 同步相量测量控制装置的技术特点 实现的功能 装置设计遵循的标准 1.1 概述 1.1 概述 电力系统中的 SCADA 系统能提供大约 4 秒刷新一次的稳态数据，

8、而传统的故障录波器能提供故障前后几秒内动态的快速波形数据（每秒千次以上的原始录波数据）。但这二种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动态数据量太大，不可能全天候保存，只能记录故障前后几秒的原始数据，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对于电网系统的动态状态预测、低频振荡、故障分析等工作几乎不能提供任何帮助。因此，在电力学术界就提出“同步相量测量理论”和“电力系统实时动态监测系统”来解决这个问题，通过基于GPS 同步时钟的相量测量装置（Phasor Measurement Unit:PMU），同步采集电网各关键节点的电压电流相量，这

9、些同步相量数据不需要如同原始波形的采集密度就可对电网的动态运行状态进行实时精准的状态预测，为输电线路的低频振荡及故障分析等工作提供足够的数据，为系统事后分析提供详实而同步的数据。PMU 是电力系统实时动态监测系统及广域测量系统的核心单元。SMU-2 同步相量测量装置利用 GPS 卫星时钟信号和高速 DSP 数字信号处理技术，按照 IEEE Standard 13441995（R2001）和电力系统实时动态监测系统技术规范（本说明书简称为技术规范），测量出全电网各节点电压电流同步相量和绝对相角。为全系统电网监测、变电站自动化测控、稳定控制、自适应继电保护等功能提供必要的原始数据和实现手段。我国将

10、逐年实现全国联网。为配合全国联网，进一步加强电力系统调度中心对电力系统的动态稳定监测和分析能力，需要在重要的变电站和发电厂安装同步相量测量装置，构建电力系统实时动态监测系统，并通过调度中心分析中心站实现对电力系统动态过程的监测和分析。该系统将成为电力系统调度中心的动态实时数据平台的主要数据源，并逐步与 EMS 系统及安全自动控制系统相结合，以加强对电力系统动态安全稳定的监控。SMU-2 型同步相量测量装置技术使用说明书-2-基于上述背景，国电南瑞科技股份有限公司在原 SMU-1 型 PMU 装置的基础上，利用 GPS 卫星时钟信号、高速 DSP 数字信号处理技术和嵌入式操作系统，进行全新的研制

11、开发，研制出 SMU-2 型新一代 PMU 装置，在可靠性、算法实现、通讯技术上实现新的飞跃。1.2 SMU-2 系列同步相量测量控制装置系统构成 1.2 SMU-2 系列同步相量测量控制装置系统构成 SMU-2 系列同步相量测量控制装置主要由以下部分组成：1）SMU-2MA 线路同步相量测量控制单元 2）SMU-2MB 线路同步相量测量控制单元 3）SMU-2G 发电机同步相量测量单元 4）SMU-2CS 数据集中器单元 5）SMU-2P 同步相量辅助分析单元 6）SMU-2GPS 时钟同步单元等部分。其中 SMU-2GPS 时钟同步单元包括外置共享 GPS 单元、内部 GPS 模块等。1.

12、3 SMU-2 系列同步相量测量控制装置技术特点 1.3 SMU-2 系列同步相量测量控制装置技术特点 1双核双核 CPU 全嵌入式设计全嵌入式设计 系统采用全嵌入式设计方法，SMU-2M、SMU-2G 测量控制单元以及 SMU-2CS 数据集中器均采用源码开放的 Linux 嵌入式实时操作系统，采用 Motorola PowerPC 和 ADI BlackFin DSP 组成双 CPU 系统，极大提高了测量控制单元的可靠性。具有较强的可靠性、网络通信能力、可扩充性。2高速高精度采样高速高精度采样 采用 16 位同步 A/D 以 10kHz 的速率转换数据。使得装置的测量精度可达到 0.1%；

13、开关量分辨率为 0.1ms；频率的测量分辨率达到 0.001Hz。3高精确性、灵活接口的时钟信号高精确性、灵活接口的时钟信号 系统采用高精度的 GPS 时钟信号及高稳定度的恒温晶振，独特的软硬件算法补偿，提供系统高精确的时钟及同步采集信号。系统在有效捕捉情况下，1PPS 信号 200ns 精度。失去 GPS 同步时钟信号 60 分钟以内相角测量误差不大于 1.0 度。外置共享型 GPS单元可以接受全站统一的对时信号，灵活可靠。4高精度相角、功角测量高精度相角、功角测量 依靠 CPU 快速处理、GPS 高精度对时、对时光纤级联等技术，使得相位测量、内电势角度的测量误差在 0.2 度以内。5高速数

14、据传输高速数据传输 SMU-2 型同步相量测量装置技术使用说明书-3-采用 100M 以太网技术和多线程技术实现同步相量数据的高速传输，从相量计算开始到送到主站的延迟时间约 7.5ms-15.5ms（根据通信情况不等）。6、装置双 SATA 硬盘设计 6、装置双 SATA 硬盘设计 采用双 SATA 硬盘设计。支持故障数据的双重备份，支持连续数据交替保存，以提高可靠性及让每一硬盘得到修整。7完整的录波分析功能完整的录波分析功能 将传统的故障录波功能嵌入其中，使得该装置在分析电网扰动、故障等方面大大高于同类装置。8高可靠的集成化装置设计高可靠的集成化装置设计 一体化背插式机箱结构设计，强弱电完全

15、分开，可大大减少外部电磁干扰在弱电侧的耦合增强装置的抗干扰能力，提高可靠性和安全性。抗干扰好；特别设计的 PCB，EMC性能好，满足 16 位分辨率的噪声要求；内置 GPS 授时可靠；采用原码公开的实时操作系统，安全可靠。9、大容量的输入通道 9、大容量的输入通道 SMU-2MA：96 路交流量256 路开关量;SMU-2MB：48 路交流量64 路开关量;SMU-2G ：2 台发电机组的测量：2 个键相脉冲，2 个转速脉冲，12 路交流输入，36 路直流量（也可选配为交流）输入，32 路开关量。10、采用直接法自适应测量内电势及功角。10、采用直接法自适应测量内电势及功角。每一台 SMU-2

16、G 可同时测量 2 台发电机组的同步相量和功角。系统可采集发电机键相脉冲及发电机转速脉冲信号，自适应矫正脉冲的初始位置，通过脉冲来测量发电机转子位置，采用直接法测量发电机内电势及功角。1.4 装置设计遵循的标准 1.4 装置设计遵循的标准 本装置的设计采用以下标准设计：IEEE Std 13441995（R2001）IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems Q/GDW 131-2006 电力系统实时动态监测系统技术规范 IEEE Std C37.118-2005 电力系统同步相量标准 GB/T 7261-2000 继电器及装置基本试验方法 GB/T 11287-2000 电气继电器 第 21 部分：度量继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验 GB/T 14285-1993 继电保护和安全自动装置技术规程 GB/T 14537-1993 量 度 继 电 器 和 保 护 装 置 的 冲 击 与 碰 撞 试 验 SMU-2 型同步相量测量装置技术使用说明书-4-（IEC60255-21-2：1998）GB/T 14598.9-