同步相量测量装置的作用原理及应用

同步相量测量装置（PMU：phasor measurement unit）是利用全球定位系统（GPS）秒脉冲作为同步时钟构成的相量测量单元。可用于电力系统的动态监测、系统保护和系统分析和预测等领域．是保障电网安全运行的重要设备。目前世界范围内已安装使用数百台PMU。

PMU的基本原理为：滤波处理后的交流信号经A/D转换器量化，微处理器按照算法计算出相量。依照IEEE标准1344- 1995规定的形式将正序相量、时间标记等装配成报文，通过专用通道传送到远端的数据集中器。数据集中器收集来自各个PMU的信息，为全系统的监视、保护和控制提供数据。

同步相量测量技术在电力系统状态估计与动态监视、稳定预测与控制、模型验证、继电保护、故障定位等方面获得了应用或有应用前景。

（1） 状态估计与动态监视：状态估计是现代能量管理系统（ems）最重要的功能之一。传统的状态估计使用非同步的多种测量（如有功、无功功率，电压、电流幅值等），通过迭代的方法求出电力系统的状态，这个过程通常耗时几秒钟到几分钟，一般只适用于静态状态估计。

（2） 稳定预测与控制：同步相量测量技术可在扰动后的一个观察窗内实时监视、记录动态数据，利用这些数据可以预测系统的稳定性，并产生相应的控制决策。基于同步相量测量技术，采用模糊神经元网络进行预测和控制决策，取pmu所提供的发电机转子角度以及由转子角度推算出的速度（变化率）等作为神经元网络的输入，输出对应稳定、不稳定。在弱节点处安装pmu，可以观测电压稳定性。pss利用pmu所提供的广域相量作为输入，构成全局控制环，可以消除区域间振荡。

（3） 模型验证：电力系统的许多运行极限是在数值仿真的基础上得到的，而仿真程序是否正确在很大程序上取决于所采用的模型。同步相量测量技术使直接观察扰动后的系统振荡成为可能，比较观察所得的数据与仿真的结果是否一致以验证模型，修正模型直到二者一致。

（4） 继电保护和故障定位：同步相量测量技术能提高设备保护、系统保护等各类保护的效率，最显着的例子就是自适应失步保护。对故障点的准确定位将简化和加快输电线路的维护和修复工作，从而提高电力系统供电的连续性和可靠性。传统的单端型故障定位方法是基于电抗测量原理，这种方法的精度将受故障电阻、系统阻抗、线路对称情况和负荷情况等多种因素的影响。解决这一问题的根本出路是利用线路两端同步测量的电压和电流相量进行故障距离的求解，能获得高精度和高稳定性的定位结果。

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