PAC2000 技术说明书范文 -图文PAC-2000 电力系统相量测量装置技术说明书版本：V3.00中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE2022年8月密级：PAC-2000 电力系统相量测量装置技术说明书版本：V3.00编制：许勇王俊永校核：王慧铮审批：熊敏出版日期：2022/8版权所有：中国电力科学研究院输变电监控技术研究所目录概述 1-11.1 相量测量技术的研究历程 1-11.2 同步相量测量技术 1-21.3 同步相量测量装置（PMU） 1-31.4 电力系统实时动态监测系统 1-41.5PAC-2000 电力系统相量测量装置 1-51.5.1 装置组成 1-51.5.2 技术特征 1-5 装置主要功能 2-12.1 实时监 测 2-12.2 实时记 2-12.3 暂态记 2-12.4 发电机内电势及功角监测 2-22.5 时钟同步 2-22.6 运行监 视 2-22.7 数据分 析 2-22.8 装置告 警 2-32.9 故障自 恢复 2-32.10 完善的通信功能 2-3 相量测量装置介绍 量装置结 3-13.1 相量测构 3-13.2数据采集单元（PAC-2000S) 3-13.2.1 基本功能构 3-23.2.2 硬件结数 3-23.2.3 技术参置 3-43.2.4 通道配(PAC- 3-53.3GPS 授时单元2000G) 3.3.1 概 3-6述 参 3-63.3.2 技术数 元(PAC- 3-63.4 数据集中处理单2000P) 3-63.4.1概 3-63.4.2 技术参数 3-63.4.3 基本功能 3-73.5 装置软件 3-83.5.1 操作系统 3-83.5.2 软件结构 3-83.5.3 相量测量算法 3-93.6 装置的对外通信 3-93.7 装置技术性能指标 3-103.7.1 主要功能指标 3-103.7.2 测量精度 3-123.7.3 交流输入量的过载能力 3-123.7.4 绝缘性能 3-133.7.5 耐湿热性能 3-133.7.6 电磁兼容性能 3-133.7.7 机械性能 3-143.8 调试软件 3-153.8.1 通道配置 3-153.8.2 参数设 置 3-153.8.3 通道校验 3-153.8.4 运行监视 3-153.8.5 数据分析 3-153.8.6 查看工作日志 3-16 使用的算法及判据 4-14.1PT 断线 4-14.2CT 断线 4-1第 1 章概述1 概述1.1 相量测量技术的研究历程近年来，随着全国联网、西电东送、南北互供工程的实施，电网规模 逐步增大，电网成分构成日趋复杂。
此外，电力市场化机制的建立将使电 力公司为充分利用现有输变电设备的能力，而造成输电线路的负载会接近 稳定极限这些都对现代电力系统的分析、运行和控制技术提出了挑战电力系统同步相量测量技术是近年来发展起来的一项新技术，被称为 电力系统三项前沿课题之一它能为我国电力系统的安全稳定运行提供有 力的监测手段，极大提高电力系统的监控水平和稳定运行水平国内同步相量测量技术的研究起步于 1994 年，中国电力科学研究院 与台湾欧华科技公司合作开发了基于同步相量测量的电力系统稳定监录系 统，它主要用于监测系统主要断面的功角稳定运行情况、观测线路上出现 的低频功率振荡现象以及记录系统受扰动后各监测点的动态过程，该系统 在国内推广应用较早，积累了丰富的实际运行经验，目前已在国内多个电 网建成功角监测系统1995 年，在南方电网组建我国第一套实时功角监 测系统1998 年，开始构建华东电网实时功角监测系统2001 年，国调在阳城－江苏、福建－华东联络线上安装了实时功角 监测装置2001 年，开始构建福建电网实时功角监测系统2002 年，开始构建 四川电网实时功角监测系统2002 年，中国电科院研制的发电机内电势 测试仪在华东电网徐州电厂正式投入运行。
2002 年，中国电科院作为主要起草单位，参加了国调中心《电力系 统实时动态监测系统技术规范》的编写2003 年，组建东北电网实时动态监测系统（一期工程），中国电科 院在国内首次成功地将不同厂家、不同型号的 PMU 装置集成在同一个电力 系统实时动态监测系统中2004年，中国电科院研制的新一代PMU装置——PAC-2000电力系统 相量测量装置正式在系统中投入运行迄今为止，中国电科院已在国调系 统、南方电网、华东电网、东北电网、华中电网、西北电网组建了多个电 力系统实时动态监测系统，积累了丰富的研究和工程应用经验1- 1第 1 章概述1.2 同步相量测量技术同步相量测量是利用高精度的 GPS 卫星同步时钟实现对电网母线电压 和线路电流相量的同步测量，通过通信系统传送到电网的控制中心或保护 控制器中，用于实现全网运行监测控制或实现区域保护和控制交流电力系统的电压、电流信号可以使用相量表示，相量由两部分组 成，即幅值某（有效值）和相角e,用直角坐标则表示为实部和虚部 所以相量测量就必须同时测量幅值和相角幅值可以用交流电压电流表测 量；而相角的大小取决于时间参考点，同一个信号在不同的时间参考点下 其相角值是不同的。
所以，在进行系统相量测量时，必须有一个统一的时 间参考点，高精度的 GPS 同步时钟就提供了一个这样的参考点任意两个 相量在统一时间参考点下测得的两个相角的“差”即为两地功角，这就是 相量测量的基本原理设正弦信号：某(t)二2某co(2ft)(l)可以采用相量表示为：某某ej某coj某in二某Rj某1(2).由式(2)可见，相量有两种表示方法：直角坐标法(实部和虚部)和 极坐标法(幅度值和相位)交流信号通过傅里叶变换，将输入的采样值 转换到频域信号，从而得到相量值式(1)可以用相量的形式表示出来：2NljNk 某某 ke 某 Rj 某 I (3)Nk0 虚部 2V二 |V| 二V+jVirViOVr 实部图 1-1 交流信号相量图如图1-1所示，V(t)代表变换器要处理的瞬时电压信号，通过傅里叶变换，电压或电流可以用相量的形式表示出来1- 2第 1 章概述假设电力系统中的两个节点对应的电压信号分别为 f12V1co(2ft)、f22V2co(2ft/2),其对应的相量分别为VI、V2当t=0时刻接收到GPS系统发送的秒脉冲信号(1PPS)，两节点同步电压相量如图1-2所示, 在统一的坐标系中 V1 超前 V290°。
2V1GPS2V21PPS1PPSOV1OV1V2OV2图 1-2 同步相量测量原理1.3同步相量测量装置(PMU)同步相量测量装置是电力系统实时动态监测系统的基础和核心，通过 该装置可以进行同步相量的测量和输出以及进行动态记录相量测量装置的主要特点和技术关键：a） 同步性：相量测量装置必须以精确的同步时钟信号（如GPS）作为 采样过程的基准，使各个远方节点的相量之间存在着确定统一的相位关系 相量测量装置能利用同步时钟的秒脉冲信号同步装置的采样脉冲，采样脉 冲的同步误差应不大于土 1卩b） 实时性：相量测量装置在高速通信系统的支撑下，能实时地将各种 数据传送至多个主站，并接收各主站的相应命令c） 高速度：相量测量装置必须具有高速的内部数据总线和对外通信接 口，以满足大量实时数据的测量、存贮和对外发送d） 高精度：相量测量装置必须具有足够高的测量精度，一般A/D需在16 位及以上，装置测量环节产生的信号相移必须要进行补偿，装置的测 量精度包1- 3第 1 章概述括幅值和相角的精度e） 高可靠性：相量测量装置必须具备很高的可靠性，以满足未来的动 态监控系统的可靠性要求可靠性体现在两方面，一是装置运行的稳定性 二是记录数据的安全可靠性。
f） 大容量：相量测量装置必须具备足够大的存贮容量，以保证能长期 记录和保存相量数据、暂态数据1.4 电力系统实时动态监测系统电力系统实时动态监测系统是建立在广域测量基础上的，对电力系统 动态过程进行监测和分析的系统电力系统实时动态监测系统面向电力系统动态安全监测，实现对电力 系统的动态过程进行监测和分析在现代复杂电网中，由于动态过程的复 杂性，要分析系统动态过程，往往必须分析系统多个点的动态过程而电 力系统实时动态监测系统可以使我们分析整个系统的动态行为系统将实 现与EMS系统的结合，与EMS相互补充，逐步实现新一代的动态EMS并 将逐步实现与安全自动控制系统的联接，提高大区域电网的安全控制的适 应性最终将实现对电力系统的动态过程的控制电力系统实时动态监测系统由子站和分析中心站及高速通信网络组成 a）子站是安装在同一发电厂或变电站的相量测量装置和数据集中器的集合子站可以是单台相量测量装置，也可以由多台相量测量装置和数据集 中器构成一个子站可以同时向多个主站传送测量数据子站能测量、发送和存储实时测量数据子站能与变电站自动化系统 或发电厂监控系统交换信息b）分析中心站一般由主站或主站及在主站基础平台之上的高级应用工 作站等组成。
主站是安装在电力系统调度中心、变电站或发电厂，用于接收、管理 存储和转发源自子站的数据的计算机系统主站能接收、管理、存储和转 发源自子站的实时测量数据，主站之间能交换实时测量数据分析中心站安装在电力系统调度中心，是具有对实时相量数据进行分 析处理和存储归档，对电力系统的运行状态进行监测、分析、告警等功能 的主站分析中心站能对实时相量数据进行分析、处理和存储归档，从而实现 了对电力系统的运行状态进行监测、分析、告警等功能，这不但提高了调 度机构准确把握系统运行状态的能力，而且有助于研究大电网的动态过程 为制订电力系统控制策略和设计、运行、规划方案提供了依据典型的电力系统实时动态监测系统的结构如图1-3 所示1-4第1 章概述主站C区域电网A主站A主站B子站A区域电网B子站B子站C子站D子站E子站F图 1-3 电力系统实时动态监测系统拓扑结构图1.5PAC-2000 电力系统相量测量装置1.5.1 装置组成PAC-2000电力系统相量测量装置(PAC-2000D)主要由数据采集单元 (PAC-2000S)、数据集中处理单元(PAC-2000P)、GPS授时单元(PAC- 2000G )构成。
各个单元可单独组屏也可集中组屏，可灵活安装于变电站 继保小室内1.5.2 技术特征a) 高性能的硬件平台装置采用先进的嵌入式工控平台，运行稳定可靠，积木式架构利于产品的调试、现场维护和产品升级b）嵌入式工控软件平台装置采用嵌入式实时操作系统 QN 某（6.2.1 版）作为软件平台，具 有超强的稳定性、可靠性和可维护性装置软件系统按功能划分为一个监控及管理。