專利名稱：：同步相量測(cè)量單元pmu的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)廣域測(cè)量
技術(shù)領(lǐng)域：
。具體涉及一種在線測(cè)試PMU動(dòng)態(tài)性能的方法。
背景技術(shù)：
：基于同步相量測(cè)量單元PMU的廣域測(cè)量系統(tǒng)可以對(duì)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀況進(jìn)行記錄和監(jiān)視。目前省級(jí)以上電網(wǎng)都在大規(guī)模建設(shè)PMU子站和廣域測(cè)量系統(tǒng)WAMS主站。雖然正EEC37.118標(biāo)準(zhǔn)對(duì)同步相量測(cè)量單元PMU的靜態(tài)特性做出了規(guī)定，但是沒(méi)有一套成熟的PMU的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法。迄今為止，各廠家的PMU產(chǎn)品在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中的精度和相量測(cè)量的一致性，并沒(méi)有嚴(yán)格地經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)。而PMU的動(dòng)態(tài)測(cè)量性能是其區(qū)別于傳統(tǒng)SCADA的最重要特征之一。關(guān)于PMU的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試可分為實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。這是因?yàn)樵S多現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境包括信號(hào)難以在實(shí)驗(yàn)室中復(fù)現(xiàn)，因此有必要通過(guò)在線PMU動(dòng)態(tài)性能的監(jiān)測(cè)來(lái)評(píng)價(jià)PMU動(dòng)態(tài)性能。受現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件的限制，不可能實(shí)現(xiàn)同信號(hào)比較，因此在線PMU動(dòng)態(tài)性能監(jiān)測(cè)主要通過(guò)比較不同的PMU量測(cè)結(jié)果計(jì)算指標(biāo)，.尋找數(shù)據(jù)中的矛盾或異常，在此基礎(chǔ)上，對(duì)出現(xiàn)的矛盾或異常加以解釋，從而達(dá)到測(cè)試各PMU動(dòng)態(tài)性能的目的。
發(fā)明內(nèi)容當(dāng)實(shí)際頻率偏移額定工頻時(shí)會(huì)導(dǎo)致PMU電流、電壓幅值以及相位的計(jì)算產(chǎn)生誤差。由頻率偏移造成的幅值誤差往往呈振蕩狀態(tài)，并且頻率越偏離額定工頻，幅值誤差的振蕩頻率越大。為了有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)同步相量測(cè)量單元PMU動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試，本發(fā)明公開了一種基于WAMS主站相量數(shù)據(jù)來(lái)在線測(cè)試同步相連測(cè)量單元PMU動(dòng)態(tài)性能的方法，該技術(shù)方案具體如下一種同步相量測(cè)量單元PMU動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試方法，所述方法基于電力系統(tǒng)廣域測(cè)量系統(tǒng)WAMS主站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，真實(shí)反應(yīng)實(shí)際運(yùn)行情況下同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能，其特征在于該方法包括以下步驟(1)通過(guò)預(yù)定頻率采集廣域測(cè)量系統(tǒng)WAMS主站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其中所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試的同步相量測(cè)試單元PMU所量測(cè)的頻率和電壓相量；(2)計(jì)算步驟(1)所采集的電壓相量每秒內(nèi)的幅值變化率和所采集的頻率在每秒內(nèi)的頻率變化率，其中所述幅值變化率和頻率變化率為電壓相量的幅值和頻率實(shí)時(shí)4值，實(shí)時(shí)記錄每秒平均頻率所屬頻率區(qū)間，和平均頻率落入此區(qū)間時(shí)電壓相量在每秒內(nèi)的幅值變化率；(3)根據(jù)以下公式分別計(jì)算頻率變化率K1、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3;(4)將所計(jì)算得到的頻率變化率K1、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3分別與預(yù)設(shè)的頻率變化率閾值、電壓幅值變化率閾值和頻偏-幅值變化率閾值相比較，當(dāng)頻率變化率Kl、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3均小于預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值時(shí)，判斷同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能合格；當(dāng)頻率變化率Kl、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3中任一項(xiàng)大于預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值時(shí)，判斷同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能不合格。其中，計(jì)算頻率變化率K1的公式如下，《1=丄|>,.，N為統(tǒng)計(jì)周期長(zhǎng)度，單位為秒，x,.為每秒頻率變化率；〃M計(jì)算電壓幅值變化率K2的公式如下，《2=丄|>,.，N為統(tǒng)計(jì)周期長(zhǎng)度，其單位為秒，y,為電壓相量在每秒內(nèi)的的幅W臺(tái)力,'值變化率；計(jì)算頻偏一幅值變化率K3的方法如下，a)將有效的頻率區(qū)段均分為M個(gè)頻率區(qū)間/(/n)，me[l，M];b)實(shí)時(shí)記錄每秒平均頻率,所屬頻率區(qū)間/(m)，和力屬于/(m)區(qū)間時(shí)電壓相量在每秒內(nèi)的幅值變化率:Kw),，附e[l,M];c)計(jì)算統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)各個(gè)頻率區(qū)間/(m)對(duì)應(yīng)的平均電壓幅值變化率、，公式如下，、=丄^>(0,.，附e[l，M]，A^為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)每秒平均頻率乂屬于/(w)區(qū)l'.=i間的時(shí)間，其單位為秒，少(m),.為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)每秒平均頻率頻率/;屬于/(w)區(qū)間時(shí)電壓相量在每秒內(nèi)的幅值變化率；d)計(jì)算頻偏一幅值變化率K3公式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>M為將有效頻率區(qū)段平均劃分成的頻率區(qū)間總數(shù)，、為MS各個(gè)頻率區(qū)間/(w)對(duì)應(yīng)的平均電壓幅值變化率，A:。為50Hz所在頻率區(qū)間對(duì)應(yīng)的平均電壓幅值變化率。雖然目前投運(yùn)中的PMU都滿足IEEEC37.118標(biāo)準(zhǔn)，但不同PMU的動(dòng)態(tài)性能存在較大區(qū)別。在此之前，只能依靠有經(jīng)驗(yàn)的人員回放PMU數(shù)據(jù)曲線方法來(lái)辨別。而本發(fā)明為在線測(cè)試PMU動(dòng)態(tài)性能方法彌補(bǔ)了空白，將性能量化為數(shù)字指標(biāo)。多個(gè)WAMS系統(tǒng)使用該方法的結(jié)果表明，該方法基本可以檢出有問(wèn)題的PMU，甚至可以粗略區(qū)分不同廠家的產(chǎn)品。圖1為基于WAMS主站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行PMU動(dòng)態(tài)性能測(cè)試方法流程框圖；圖2為本發(fā)明方法基于頻偏一幅值變化率測(cè)試PMU動(dòng)態(tài)性能流程圖。具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)說(shuō)明書附圖并結(jié)^"具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)表述。本發(fā)明運(yùn)行于電力系統(tǒng)廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)主站。通過(guò)WAMS主站實(shí)時(shí)庫(kù)接口獲取實(shí)時(shí)PMU量測(cè)數(shù)據(jù)，在線測(cè)量PMU的動(dòng)態(tài)分析。同時(shí)，分析結(jié)果保存于商用數(shù)據(jù)庫(kù)，也可以供離線統(tǒng)計(jì)分析使用。具體步驟如下一種同步相量測(cè)量單元PMU動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試方法，所述方法基于電力系統(tǒng)廣域測(cè)量系統(tǒng)WAMS主站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，真實(shí)反應(yīng)實(shí)際運(yùn)行情況下同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能，其特征在于該方法包括以下步驟(1)以10毫秒或20毫秒為間隔，采集廣域測(cè)量系統(tǒng)WAMS主站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其中所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試的同步相量測(cè)試單元PMU所量測(cè)的頻率和電壓相量；(2)計(jì)算步驟(1)所采集的電壓相量每秒內(nèi)的幅值變化率和所采集的頻率在每秒內(nèi)的頻率變化率，其中所述幅值變化率和頻率變化率為電壓相量的幅值和頻率實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)波峰和波谷之間的差值，實(shí)時(shí)記錄每秒平均頻率所屬頻率區(qū)間，和平均頻率落入此區(qū)間時(shí)電壓相量在每秒內(nèi)的幅值變化率；(3)根據(jù)以下公式分別計(jì)算頻率變化率K1、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3:其中，計(jì)算頻率變化率K1的公式如下，〖1=丄|>,.，N為統(tǒng)計(jì)周期長(zhǎng)度A廠L'單位為秒，；c,.為每秒頻率變化率;計(jì)算電壓幅值變化率K2的公式如下，〖2=丄|>,.，N為統(tǒng)計(jì)周期長(zhǎng)度，其單位為秒，乂.為電壓相量在每秒內(nèi)的幅值計(jì)算頻偏一幅值變化率K3的方法如下，a)將有效的頻率區(qū)段均分為M個(gè)頻率區(qū)間/(M),me[l,M];b)實(shí)時(shí)記錄每秒平均頻率y;.所屬頻率區(qū)間/(m)，和,屬于/(m)區(qū)間時(shí)電壓相量在每秒內(nèi)的幅值變化率:Kw),.，we[l,M];c)計(jì)算統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)各個(gè)頻率區(qū)間/(An)對(duì)應(yīng)的平均幅值變化率、，公式如下，、=——2>(附),.，me[l,M]，A^為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)每秒平均頻率/;屬于/(w)區(qū)間的時(shí)間，其單位為秒，Kw),為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)每秒平均頻率/;屬于/(w)區(qū)間時(shí)每秒電壓幅值變化率；d)計(jì)算頻偏—幅值變化率K3公式如下〖3=」一^](、-A:。)2，M為將有效頻率區(qū)段平均劃分成的頻率區(qū)間總數(shù)，、為、1A//"各個(gè)頻率區(qū)間/(w)對(duì)應(yīng)的平均電壓幅值變化率，A。為50Hz所在頻率區(qū)間對(duì)應(yīng)的平均電壓幅值變化率；(4)將所計(jì)算得到的頻率變化率K1、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3分別與預(yù)設(shè)的頻率變化率閾值、電壓幅值變化率閾值和頻偏-幅值變化率閾值相比較，當(dāng)頻率變化率Kl、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3均小于預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值時(shí)，判斷同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能合格；當(dāng)頻率變化率Kl、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3中任一項(xiàng)大于預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值時(shí)，判斷同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能不合格。5)記錄K1、K2、K3和時(shí)間信息至商用數(shù)據(jù)庫(kù)，用于離線統(tǒng)計(jì)分析。6)比較各PMU動(dòng)態(tài)性能優(yōu)劣電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的情況下(大多數(shù)時(shí)間)，頻率、幅值在一秒內(nèi)不會(huì)有大的波動(dòng)，因此K1、K2指標(biāo)越小，PMU動(dòng)態(tài)性能越好。K3指標(biāo)越大，表示幅值變化率隨頻率偏移工頻增加而顯著增大，則PMU動(dòng)態(tài)性能越差。變化率;下面，結(jié)合華北電網(wǎng)的WAMS部分PMU動(dòng)態(tài)測(cè)量的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的分析。(1)以10毫秒為間隔，采集華北WAMS主站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其中所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為通州站1、姜家營(yíng)站、霍州站l、盤山電廠、大同二電廠五個(gè)PMU所量測(cè)的PMU頻率和某一線路的電壓相量；(2)計(jì)算每秒內(nèi)幅值變化率和頻率變化率；實(shí)時(shí)記錄每秒平均頻率所屬頻率區(qū)間，和平均頻率落入此區(qū)間時(shí)電壓相量在每秒內(nèi)的幅值變化率；(3)每個(gè)統(tǒng)計(jì)周期(600秒)根據(jù)以下公式計(jì)算頻率變化率K1、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3:其中，計(jì)算頻率變化率K1的公式如下，《1=丄|>,.，N為統(tǒng)計(jì)周期長(zhǎng)度，600秒，x,.為每秒頻率變化率；計(jì)算電壓幅值變化率K2的公式如下，《2=lf>,.，N為統(tǒng)計(jì)周期長(zhǎng)度，600秒，y,為電壓相量在每秒內(nèi)的幅值變化計(jì)算頻偏一幅值變化率K3的方法如下，a)將有效的頻率區(qū)段均分為25個(gè)頻率區(qū)間/0)，we[1,25]。/(1)=(49.94，49.945]，/(2)=(49.945,49.95],■■,/(25)=(50.055,50.06];b)實(shí)時(shí)記錄每秒平均頻率y;所屬頻率區(qū)間/(m)，和/.屬于/(m)區(qū)間時(shí)電壓相量在每秒內(nèi)的幅值變化率:K附),，附e[1,25];c)計(jì)算統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)各個(gè)頻率區(qū)間/(m)對(duì)應(yīng)的平均幅值變化率、，公式如下，、=ij>(m),.，附e[1，25]，為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)每秒平均頻率乂屬于/(m)區(qū)間的時(shí)間，其單位為秒，j;(w),.為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)每秒平均頻率y;屬于/(附)區(qū)間時(shí)每秒幅值變化率；d)計(jì)算頻偏一幅值變化率K3公式如下《3=」一^(、-，、為各個(gè)頻率區(qū)間/(m)對(duì)應(yīng)的平均電壓幅值變化率，&為50Hz所在頻率區(qū)間對(duì)應(yīng)的平均電壓幅值變化率;8(4)記錄K1、K2、K3和時(shí)間信息至商用數(shù)據(jù)庫(kù)，用于離線統(tǒng)計(jì)分析。(5)設(shè)定頻率變化率閾值10mHz/s，電壓幅值變化率閾值500V/s，頻偏-幅值變化率閾值100V/s。將所計(jì)算得到的頻率變化率Kl、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3分別與預(yù)設(shè)的頻率變化率閾值、電壓幅值變化率閾值和頻偏-幅值變化率閾值相比較，當(dāng)頻率變化率K1、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3均小于預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值時(shí)，判斷同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能合格；當(dāng)頻率變化率K1、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3中任一項(xiàng)大于預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值時(shí)，判斷同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能不合格。表lPMU頻率、幅值、頻偏-幅值變化率計(jì)算結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2PMU動(dòng)態(tài)測(cè)量質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>權(quán)利要求1、一種同步相量測(cè)量單元PMU動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試方法，所述方法基于電力系統(tǒng)廣域測(cè)量系統(tǒng)WAMS主站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，真實(shí)反應(yīng)實(shí)際運(yùn)行情況下同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能，其特征在于該方法包括以下步驟(1)通過(guò)預(yù)定頻率采集廣域測(cè)量系統(tǒng)WAMS主站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其中所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試的同步相量測(cè)試單元PMU所量測(cè)的頻率和電壓相量；(2)計(jì)算步驟(1)所采集的電壓相量每秒內(nèi)的幅值變化率和所采集的頻率在每秒內(nèi)的頻率變化率，實(shí)時(shí)記錄每秒平均頻率所屬頻率區(qū)間，和平均頻率落入此區(qū)間時(shí)電壓相量在每秒內(nèi)的幅值變化率；(3)分別計(jì)算頻率變化率K1、電壓幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3；(4)將所計(jì)算得到的頻率變化率K1、電壓幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3分別與預(yù)設(shè)的頻率變化率閾值、電壓幅值變化率閾值和頻偏-幅值變化率閾值相比較，當(dāng)頻率變化率K1、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3均小于預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值時(shí)，判斷同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能合格；當(dāng)頻率變化率K1、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3中任一項(xiàng)大于預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值時(shí)，判斷同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能不合格。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于其中，計(jì)算頻率變化率K1的公式如下，〖1=丄|>,.，N為統(tǒng)計(jì)周期長(zhǎng)度，單位為秒，x,.為每秒頻率變化率；計(jì)算電壓幅值變化率K2的公式如下，〖2=丄|>,，N為統(tǒng)計(jì)周期長(zhǎng)度，其單位為秒，凡為電壓相量在每秒內(nèi)的幅值^,.=1變化率；計(jì)算頻偏一幅值變化率K3的方法如下，a)將有效的頻率區(qū)段均分為M個(gè)頻率區(qū)間/(m)，me[l，M];b)實(shí)時(shí)記錄每秒平均頻率/;.所屬頻率區(qū)間/(w)，和,屬于所述頻率區(qū)間時(shí)，電壓相量在每秒內(nèi)的幅值變化率少(w),，me[l,M];c)計(jì)算統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)各個(gè)頻率區(qū)間/(w)對(duì)應(yīng)的平均電壓幅值變化率、，公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>A^為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)每秒平均頻率/.屬于/(m)區(qū)間的時(shí)間，其單位為秒，y(M),.為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)每秒平均頻率y;屬于/(附)區(qū)間時(shí)電壓相量在每秒內(nèi)幅值變化率；d)計(jì)算頻偏一幅值變化率K3公式如下2，M為將有效頻率區(qū)段平均劃分成的頻率區(qū)間總數(shù)，、為MS各個(gè)頻率區(qū)間/(w)對(duì)應(yīng)的平均電壓幅值變化率，A:。為50Hz所在頻率區(qū)間對(duì)應(yīng)的平均電壓幅值變化率。3、權(quán)利要求l所述的方法，其特征為廣域測(cè)量系統(tǒng)WAMS主站相量數(shù)據(jù)的采集頻率為10毫秒/幀或20毫秒/幀。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述統(tǒng)計(jì)周期長(zhǎng)度為1分鐘或IO分鐘，N二60或N二600。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述有效的頻率區(qū)段為50Hz±0.06Hz;所述均分的頻率區(qū)間為每0.005Hz—個(gè)區(qū)間，即M=25，/(1)=(49.94,49.945],/(2)=(49.945,49.95],…，/(M)=(50.055，50.06]。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述預(yù)設(shè)的頻率變化率閾值、電壓幅值變化率閾值和頻偏-幅值變化率閾值根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況具體設(shè)置。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于頻率變化率閾值為10mHz/s，電壓幅值變化率閾值為500V/s，頻偏-幅值變化率閾值為100V/s。8、權(quán)利要求1所述的方法，其特征為可以記錄所述頻率變化率Kl、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3的計(jì)算結(jié)果和時(shí)間信息，用于離線分析。9、權(quán)利要求l所述的方法，其特征為所述頻率變化率K1、幅值變化率K2和頻偏-幅值變化率K3越小，所測(cè)量的同步相量測(cè)量單元PMU的動(dòng)態(tài)性能越好。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于廣域測(cè)量系統(tǒng)WAMS主站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同步相量測(cè)量裝置PMU動(dòng)態(tài)性能測(cè)試方法。根據(jù)頻率和電壓幅值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)量測(cè)曲線，計(jì)算頻率變化率、幅值變化率、頻偏-幅值變化率，并將計(jì)算的變化率與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，判斷PMU的動(dòng)態(tài)性能。在實(shí)際運(yùn)行中，周期性計(jì)算上述三項(xiàng)指標(biāo)，并記錄時(shí)間和指標(biāo)信息。也可以結(jié)合統(tǒng)計(jì)的方法，離線評(píng)價(jià)PMU數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞。該方法以真實(shí)電力系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境為依據(jù)，為電力系統(tǒng)廣域測(cè)量系統(tǒng)用戶評(píng)價(jià)PMU動(dòng)態(tài)性能提供了一種比較好的解決方案，實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單有效。文檔編號(hào)G01R35/00GK101592695SQ200910082299公開日2009年12月2日申請(qǐng)日期2009年4月22日優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日發(fā)明者吳京濤,孫曉彥,剛段申請(qǐng)人:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司;北京四方繼保工程技術(shù)有限公司