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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/27 18:51:44
曹路，汪德星，岑宗浩
（华东电网有限公司，上海市200002）
随着电网的发展和电力市场的推进，电网运行的复杂程度日益增大。作为电网动态实时监测的新技术和重要手段，广域测量系统（WideAreaMeasurement
System，WAMS）对电网的安全稳定运行发挥了重要的作用。
华东电网在功角实时监测方面的工作已经开展了多年，WAMS也已经运行了4年。该系统连续监视华东电网运行性能，包括异常的频率、低频振荡、扰动期间和扰动后的动态特性等。
然而，华东电网的WAMS只是侧重于同步相量信息的测量和记录，缺乏对数据的分析，也没有实时地把这些信息提供给调度人员以便进行决策。
华东电网即将投入使用的新一代WAMS，称为广域监视分析和系统保护系统（WideAreaMonitoringAnalysisProtection-control，WAMAP）系统，加强了数据整合和实时分析功能，能够为调度人员提供高质量的系统实时动态信息和辅助决策信息，增强了电力市场辅助服务监测，帮助运行人员提高电网分析准确度，从而提高了华东电网监视和运行水平，提高了输电能力和电网运行的可靠性。
1华东电网WAMS
目前的电网一般都建立用于测量和监视电网稳态运行的SCADA系统和测量电磁暂态过程的故障录波系统。
SCADA系统侧重于监测电网稳态运行情况，测量周期通常是秒级，而且SCADA数据不带时标，不同地点之间缺乏准确的共同时间标记。
故障录波数据的采样频率一般都在几千Hz以上，并带有时标信息，但是只在发生故障时才采集故障点附近的数据，记录数据只是局部有效，并且持续时间较短，通常在数秒钟之内，难以用于对全电网动态行为的监视和分析。
WAMS作为电网动态测量系统，兼顾了SCADA系统和故障录波系统的功能。其前置单元相量测量装置(PhasorMeasurementUnit,PMU)能够以数千Hz的速率采集电流、电压信息，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主站发送。PMU通过全球定位系统（GPS）对时，能够保证全网数据的同步性，时标信息与数据同时存储并发送到主站。因此，WAMS能够使调度人员实时监视到电网的动态过程。
2WAMS在华东电网中的应用
华东网调自1997年底开展功角实时监测技术及其应用研究，旨在探索一种适用于华东电网的实时相量测量技术，以实现对电网功角的实时监视。目前已在徐州、平圩、新安江、北仑、天荒坪、上海石洞口二厂、500kV双龙站和福州北站等8个厂站实现了功角数据的采集，并以此为基础建立了WAMS。
2.1系统结构
华东电网WAMS由前台PMU采集装置和主站设备2部分组成，如图1所示。前台PMU为ADX3000多功能数据采集器，它可以采集32路模拟量和32路状态信号，采样频率为
3000Hz。主站设备由数据采集器、中央监控站、SQL数据服务器和Web服务器组成。其中，数据采集器采用PIII工控机，内置MOXA多串口卡，支持8个厂站串口通信，厂站也可以通过网络通信方式接入数据采集器；中央监控站负责对实时数据进行处理，并向厂站端的PMU发出配置和通信命令；SQL数据服务器采用P4微机，用于历史数据的长期保存；Web服务器采用NetServer（HPe800），提供网络浏览功能。
图1华东电网WAMS的结构
该系统的数据流是这样的：现场电气单元的电压、电流信号经功角采集装置采样后，通过Modem专线方式或数字数据(DDN)将采集到的数据送华东网调主站，主站的监测工作站对这些实时数据进行处理后，在监视器和大屏幕上显示，并提供Web浏览及实时数据库的访问。
2.2主站功能
主站的应用功能包括：①实时显示功角数据及机组内电动势的监视。②记录三相相量数据，形成历史数据。③实现连线故障录波。④实现最小间隔为50ms的历史数据动态回放等。
2.3实际应用
该系统在华东电网经过3年多的实际应用，不仅实现了长期的实时功角稳定监测，还记录了复杂的系统扰动过程。
2002年5月16日，安徽电网局部地区发生135Hz的低频振荡，但是500kV和220kV电压均未见异常，电网频率也未低于4990Hz，电网内所有保护装置均未动作。安装于平圩发电厂的功角数据采集装置真实详尽地记录了机端电压、电流的变化过程，为事后的稳定性分析提供了极为宝贵的现场数据。
在2004年4月8日，人工单相短路试验中，利用PMU的实时记录数据，获得了详细的线路功率振荡曲线。另外，通过对电网中多个PMU记录数据的整合处理，可以获得相对功角的摇摆曲线，为校验计算用的电网模型和参数提供了参照对象。例如，通过对线路功率摇摆曲线进行Prony分析，可以知道这个线路的功率振荡频率为0586Hz，阻尼比为0157。
2004年7月6日，山西阳城电厂500kV送出线路发生故障，华东电网有3处的PMU测量到这次故障，并启动了实时数据记录。通过这些动态数据，可以进行进一步的分析处理，找出电网运行特性。
从华东电网的实际应用可见，WAMS能够提供大量有用的电网动态信息，而这些信息仅凭SCADA或故障录波系统是无法获得的。
3华东电网WAMAP
华东电网目前的WAMS只是侧重于同步相量信息的测量和记录，缺乏对数据的进一步分析，也没有实时地把这些信息提供给调度人员进行决策。因此，华东网调正在开展WAMAP的研究工作。WAMAP的特色之处在于将静态、动态和暂态信息集成在一起，并实现统一时标、综合管理，可以实现功角、频率、电压的在线分析，事故处理决策，预防和紧急控制在线决策和电网模型参数校核等。
3.1系统结构
WAMAP由PMU子站和电网动态监测控制系统主站2大部分组成。华东电网WAMAP的配置结构如图2所示。
PMU子站采用分布式结构，电气采集单元适应分散式的地理布置，1个通信主单元（或2个冗余主设备）实现与多个电气采集单元的通信。
与目前的8个子站相比，WAMAP新增了十多个PMU子站，子站的功能也更加强大，特别是实现了1个子站与多个主站通信的功能，使得华东电网的WAMAP系统能够获得省市电网的PMU子站信息，从而增加了测点数量，对主站功能的实现提供了良好的基础。
WAMAP的主站由6个子系统构成：采集PMU实时数据的前置通信子系统、与相关系统互联的数据通信子系统、数据处理子系统、历史数据存储子系统、高速计算子系统和人机工作站子系统。
图2华东电网WAMAP系统的配置结构示意图
(1)前置通信子系统。该系统负责采集各厂站PMU子站的动态数据，其中大多数PMU子站系统通过华东电力数据网接入，少数不具备网络条件的厂站则采用专线方式接入。
(2)系统互联通信子系统。该系统负责通过各类国际标准通信协议如IEC60870-5-101、TASE2，实现与能量管理系统（EMS）、故障信息管理系统以及其他电网动态监测控制系统之间的互联。
(3)数据处理子系统。该系统负责电网动态监测控制系统中除各种安全稳定性分析和各种控制决策应用以外的所有应用功能的数据处理，由2台冗余备用的数据处理服务器构成。
（4）历史数据存储服务器。电网动态监测控制系统主站采集的所有电网动态数据均按一定周期存储于2台历史数据服务器中，为保证存储的可靠性，历史数据服务器的磁盘采用无缝切换的磁盘阵列。
（5）高速计算服务子系统。该子系统实现华东电网的功角、电压和频率安全稳定分析，极限传输功率计算及控制预决策等所需要的在线快速计算功能。
（6）人机工作站子系统。人机工作站子系统采用2台人机工作站和1台维护工作站。
3.2主要功能
WAMAP在主站系统的应用软件功能比现有WAMS要强得多，加强了数据的整合和实时分析的功能，能够为调度人员提供高质量的电网实时动态信息和辅助决策信息，增强了电力市场辅助服务监测，帮助运行人员提高了电网分析准确度。
WAMAP的功能计划分2个阶段实现，第一阶段功能主要包括：①三态数据提取与整合管理；②快速故障分析和详细故障分析；③电网运行动态监视；④低频振荡监视和分析；⑤辅助服务质量监测；⑥暂态模型和参数校核。
3.2.1三态数据提取与整合管理
三态数据提取与整合管理是WAMAP中事故记录与信息浏览的数据基础。在电网[1][2]下一页 来源：中国电力资料网
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