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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/27 18:51:46
姜廷刚,高厚磊,刘炳旭(山东大学电气工程学院,济南250061)
摘 要:给出了广域测量系统的基本概念，根据广域测量系统对通信的要求，分析了适合广域信息传送的物理媒介、组网技术及传输模式，确定出满足广域测量系统实时性和可靠性要求的通信网方案。
关键词:同步相量测量;广域测量系统;通信网;SDH;ATM
StudyonCommunicationSchemeforWideAreaMeasurementSystemsJIANGTinggang,GAOHoulei,LIUBingxu(SchoolofElectricalEngineering，ShandongUniversity,Jinan250061,China)
Abstract:Withthecomingintouseofthephasorsynchronizedmeasurement,theelectricpowersystemshomeandabroadareconstructingthewideareameasurementsystems(WAMS)inordertorealizesupervisoryandcontrolofpowernetworkdynamicstabilityinrealtime.ThebasicconceptofWAMSwaspresentedfirst,thenbasedonthedemandsofcommunicationsinWAMS,sometypicalmediasandtransfermodesofcommunicationsareanalyzedandcompared.AtlastthecommunicationschemethatmeetsthedemandsofrealtimeandreliabilityofWAMSisproposed.
Keywords:synchronizedphasormeasurement;wideareameasurementsystem;communicationsnetworks;SDH;ATM
1引言
如何对日益庞大的电力系统的运行状态进行实时监视，及时发现隐患；如何在事故情况下进行有效控制防止类似美国西部电力系统大停电事故的出现，是摆在电力系统工作者面前一项重要而紧迫的研究课题。目前电力系统广泛采用的稳定监控系统SCADA/EMS，只适应稳态运行情况，不能在动态情况下实现对全系统的实时监测和有效控制。在当前技术条件下，采用基于GPS的同步相量测量技术和现代通信技术，对地域广阔的电力系统进行实时动态监测和分析，并采取新的稳定控制策略，是解决大电网稳定监控问题最有效的途径。这种广域测量系统（wideareameasurementsystem,WAMS）［1］的建立为保证电力系统安全稳定运行提供了全新技术手段，是构筑电力系统安全防卫系统的重要基础。构建广域测量系统需解决三方面的问题：广域同步测量；广域信息传送；信息收集和分析。
第一、三问题利用当前技术条件即可获得较好解决［3］。第二个问题利用目前的通信条件也能实现，但能否满足系统实时性的要求，必须通过认真论证和实践检验才能确定。
本文根据广域测量系统在通信方面的要求，从目前电力系统可以利用的通信资源和技术出发，研究探讨适合广域测量系统的通信方案。2广域测量系统的构成和功能
广域测量系统定义为：基于同步相量测量和现代通信技术，对地域广阔的电力系统运行状态进行监测和分析，为电力系统实时控制和运行服务的系统。
广域测量系统由三部分组成：分布在各厂、站的同步相量测量装置（PMU），覆盖全网的通信网络和安装在调度端的监测中心。系统总体构成如图1所示。
在GPS时间基准同步下，系统中的相量测量装置［1］对各测量点的电压和电流进行实时同步测量，同时对测量出的相量数据加上时标。带有时标的相量数据按通信规约实时上传监测中心，监测中心对实时相量数据进行分析处理和存储归档，实现对系统运行状态的实时监测、分析和控制决策的制定。与传统的SCADA/EMS相比，广域测量系统具有以下特点：对事件动态测量和表示；对系统广域观测；事故情况下做出快速、协调及优化的反应；有应对连续事故的能力。
电力系统是跨地区甚至跨国界的超大型分布式工业系统。对电力系统全面监测，必须进行实时数据交换。因而上千km的超远程实时通信成为实现电力系统广域测量系统的关键［2，4］。建立通信网之前要对通信系统延时分析计算。
WAMS的延时可以用下式表示
式中：τ为总延时；τf为电压、电流互感器数据采集，DFT数据处理，数据集中等所需延时之和；τp为通信网络的延时；τd为传输的总数据量与通信线路数据流速的比值；θ为其它随机延时。
为了满足电力系统稳定控制的要求，必须保证数据传输的实时性。数据采集到控制策略返回全过程应该控制在3~5个周波内完成，即总延时τ应小于100ms。而τf约为50ms，是相对固定值，与所用物理媒介无关。τd与传输媒质带宽有关，带宽足够时，应为μs级，可以忽略。考虑整个过程的附加延时，通信网上的延时τp最好小于20ms。4广域测量系统通信网的选择
4.1电力系统通信网物理载体的选择
通信网决定实时通信的速率。鉴于广域同步测量对通信网实时性和大容量的要求，位于主干网最低层的物理载体必须是能够提供大带宽和高速度的通信媒介。文献［2］对不同通信媒介用于广域测量系统的通信总延时进行了讨论，结果如表1。[1][2][3]下一页
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