MU技术及SMU-2介绍-2小时.ppt

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1、国电南瑞科技股份有限公司 同步相量测量装置 (PMU) 技术介绍 国电南瑞科技股份有限公司 2008年 4月 （主讲人：周捷 博士） Email: Tel: 13805184169 讲课内容 一、 PMU及动态监测系统的技术背景 二、同步相量测量基础 三、 PMU的功能及作用 四、 PMU的主要技术原理 五、发电机功角测量方法 六、电网监测技术的未来发展趋势 七、 SMU-2系列 PMU装置介绍 第一节 PMU及动态监测系统的技术背景 及国内外概况 问题： 为什么会出现 PMU？ 为什么会出现实时动态监测系统？ 实时动态监测系统的定位 频率越限 系统功角越限 稳定预测控制 低频振荡、在线扰动

2、短路故障 稳态运行 SCADA/EMS 保护 /故障录波 电力系统实时动态监测系统 （响应时间） 0.001S 0.01S 0.1S 1S 10S 100S 1000S 技术背景 国内外 PMU的发展历史及应用状况 1、国外： 90年代初期，已有简单的基于 GPS的正序电压相角测量装置； 90 年代末，已有 PMU监控系统在现场运行，如美国电力科学研究协会（ EPRI）在 乔治亚、佛罗里达、田纳西、纽约、邦纳维尔电管局（ BPA）、加里佛尼亚等， 安装了数量不等的 PMU，少则 2台，多则十台，用以研究电力系统在各种故障 条件下的动态行为，并研究相角数据的实时传递和处理等。法国、英国、加 拿大

3、、日本等国目前都有 PMU装置在实时运行。 1995年推出标准 ： IEEE Std 1344-1995 IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems， 2001年推出该标准的修订版。 (Arbiter公司的 1133A) 2、国内： 90年代中期，国内的一些高校和研究机构开始研究相角测量装置 （大部分为正序相角，每秒 1次上送），并有部分投入试运行。目前台湾欧华 公司与电科院系统所合作，推出 ADX3000型 PMU，在华东电网、西北电网、台 湾岛电网中有应用。 （以后出现 PAC2000、 SMU系列、 CSS-200等等 ) 200

4、3年 2月，国家电力调度通信中心在北京开会，制定 ，并作为三峡（左岸）电力系统实时动态监测系 统项目的主要技术规范。 （ 2006年 4月国家电网公司正式发布） 华东电网的 WAMAP于 2006年 10月试运行。 PMU概况 国内外主要 PMU制造商 Rochestor （ TR-2000） Macrodyne （ 1690） SEL （ SEL-421） Arbiter Systems （ 1133A） ABB （ RES521） 电科院 （ ADX3000 PAC-2000） 四方 （ CSS-200） 南瑞 （ SMU-2） PMU概况 行业标准 IEEE1344-1995(R2001

5、) ： IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems; IEEE： PC37.118-2005 电力系统实时动态监测系统技术规范 :国 调中心 03年 2月第 1稿 ， 04、 05年修改稿 ,国家 电网公司 06年 4月正式发布； 行业检测标准 （ 制定中 ） 技术背景 国家电网公司关于“十一五”期间加强电网调度工作的意见： 5、全面加强“十一五”期间电网调度工作，要从加强基础建设、规范完善制度 入手，立足科学管理，着力开拓创新，完善管理机制，强化保障作用。必须围绕电 网的安全、优质、经济运行，以“三个提高”为基础，以“两个规范”为手段

6、，努 力建设好 “ 三个重点领域” ，为建设“一强三优”现代公司和促进电力工业持续、 快速、协调发展做出贡献。 6、“三个提高”即提高调度队伍素质、提高自动化水平、提高智能化水平； “两个规范”即规范电网调度技术路线和模式、规范电网调度（交易）机构设置； “三个重点领域”即重点保证特大特高压交直流混合系统安全稳定运行、重点建设 三级电力市场体系、 重点建设电网动态安全监测预警系统 。 54、 建设 电网动态安全监测预警系统 。整合能量管理（ EMS）、离线方式计算、 广域相量测量等系统 ，实现在线安全分析和安全预警，先期在国家电力调度通信中 心组织实施，并逐步推广到网省调，以提高互联电网的安全

7、稳定水平，有效预防电 网事故，构筑电网安全防御体系。 55、 各网省公司要按照统一规划和部署，在 330千伏及以上主网架和网内主力电 厂部署相量测量装置（ PMU），实现国家、区域、省三级广域相量测量系统的联网， 提高电网动态测量水平 技术背景 国网公司对 PMU的布点工作极为重视 第二节 同步相量测量装置基础 WAMS系统的名词 1） 相量测量装置 Phasor Measurement Unit (PMU) 用于进行同步相量的测量和输出以及进行动态记录的装置 。 PMU的核心特征包括基于标准时钟信号的同步相量测量 、 失去标准时钟信号 的守时能力 、 PMU与主站之间能够实时通信并遵循有关通

8、信协议 。 2） 数据集中器 Data Concentrator（ DC） 用于站端数据接收和转发的通讯装置。能够同时接收多个通道的测量数据，并能 实时向多个通道转发测量数据。 3） 子站 Substation 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。 4） 主站 main station 安装在电力系统调度中心，用于接收、管理、存储、分析、告警、决策和转 发动态数据的计算机系统。 5） 电力系统实时动态监测系统 real time power system dy

9、namic monitoring system 基于同步相量测量以及现代通信技术，对地域广阔的电力系统动态过程进行 监测和分析的系统。 WAMS系统的名词（续） 同步相量 synchrophasor 以标准时间信号作为采样过程的基准，通过对采样数据计算而得的相量称为同步相 量。因而，各个节点的相量之间存在着确定统一的相位关系。 使异地信号可以在相同 的时间坐标下比较 PMU中的一些名词（续） 为了保证不同地点的测量数据可以有效比较，规定如下： 以 PPS时间为参考； 当 PPS时刻，周期信号最大值对应 0度； 当 PPS时刻，周期信号正向过零对应 -90度； Vm t = 0 (1 PPS)

10、Vm t = 0 (1 PPS) signal x(t) 当 v(t)正向过零点与秒脉 冲同步时 ,相量的角度为 -90度 当 v(t)的最大值出现 在秒脉冲时，相量 的角度为 0度， PMU中的一些名词（续） 相 量 角 度 相 量 幅 值 PMU中的一些名词（续） 发电机内电势 generator internal electromotive force 当同步发电机转子以同步速率旋转时，主磁场就在气隙中形成一个旋转磁场，它 “ 切 割 ” 定子绕组后，就将在定子绕组内感应出频率为 f的一组对称三相电动势，称为激 磁电动势，又称发电机内电势。 PMU中的一些名词（续） Ff Fa F I

11、U Ea E0 发电机功角 power angle 发电机内电势和机端电压正序相量之间的夹角称为发电机功角。 PMU中的一些名词（续） 同步采样的概念 同步计数信号 发生器 晶振时钟 1PPS from GPS 同步 采样脉冲 A 装置 B 装置 时标的概念： 1、 SOC（ Second of Century: 世纪秒）秒等分数相量数据 2、 SOC当前秒内的采样点数相量数据 注： SOC在 IEEE Std 1344-1995 (R2001) 的起始时间为 1900年 1月 1日零时起至今的秒 总数。 SOC在 电力系统实时动态监测系统技术规范（试行） 规定为 1970年 1月 1日零时

12、起至今的秒总数。 4个字节， 32位无符号数，最大范围为 136年，到 2106年完成一次循 环。 第三节 同步相量测量装置的功能 及作用 PMU主要功能 功能 1： 同步相量测量 (1)测量变电站每条线路三相电压、三相电流、开关 量，通过计算获得： a. A相电压同步相量 Ua/ua; b. B相电压同步相量 Ub/ub ； c. C相电压同步相量 Uc/uc ； d. 正序电压同步相量 U1/u1 ； e. A相电流同步相量 Ia/ia ； f. B相电流同步相量 Ib/ib ； g. C相电流同步相量 Ic/ic ； h. 正序电流同步相量 I1/i1 ； i. 开关量 (2)测量发电机

13、机端三相电压、三相电流、开关量、转轴鉴相 信号，气门开度信号、 AGC、 AVC、 PSS等信号。通过计 算可获得以下数据： a. 机端 A相电压同步相量 Ua/ua; b. 机端 B相电压同步相量 Ub/ub ； c. 机端 C相电压同步相量 Uc/uc ； d. 机端正序电压同步相量 U1/u1 ； e. 机端 A相电流同步相量 Ia/ia ； f. 机端 B相电流同步相量 Ib/ib ； g. 机端 C相电流同步相量 Ic/ic ； h. 机端正序电流同步相量 I1/i1 ； i. 内电势同步相量 /(); j. 发电机功角 ； k. 开关量 (3)同步测量励磁电流励磁电压，用于分析机组

14、的 励磁特性 (4)同步测量 AGC控制信号，用于分析 AGC控制响应 特性 功能 2： 判别并获取事件标识 1）下列情况建立事件标识： a）频率越限； b) 频率变化率越限； c) 幅值越上限，包括正序电压、正序电流、负序电压、 负序电流、零序电压、零序电流、相电压、相电流越上限 等； d) 幅值越下限，包括正序电压、相电压越下限等； e) 线性组合，包括线路功率振荡等； f) 相角差，即发电机功角越限。 2）当装置监测到继电保护或 /和安全自动装置跳闸 输出信号（空接点）或接到手动记录命令时应建立事件 标识，以方便用户获取对应时段的动态数据。 3）当同步时钟信号丢失、异常以及同步时钟信号恢

15、 复正常时，装置应建立事件标识。 功能 3： 广域启动或扰动启动录波 (1)具备暂态录波功能。用于记录瞬时采样的数据的输出格式 符合 ANSI/IEEE PC37.111-1991（ COMTRADE）的要求； (2)具有全域启动命令的发送和接收，以记录特定的系统扰动 数据； (3)可以以 IEC60870-5-103或 FTP的方式和主站交换定值及故障 数据； 功能 4： 就地数据管理及显示 (1)装置的参数当地整定； (2)装置的测量数据可以在计算机界面上显示出来 功能 5： 同步相量数据传输 装置根据通信规约将同步相量数据传输到主站， 传输的通道根据实际情况而定，如： 2M 10M 10

16、0M 64K Modem等， 传输通信链路一般采用 TCP/IP。 功能 6： 与当地监控系统交换数据 装置提供通信接口用于和励磁系统、 AGC系统、 电厂监控系统等进行数据交换。 功能 7： 数据存储 存储暂态录波数据；存储实时同步相量数据（ 14天） 2.4G/(1天， 48路） a、 装置应具备同时向主站传送实时监测数据的能力 。 b、 装置应能接受多个主站的召唤命令 ， 传送部分或全部测量 通道的实时监测数据 。 c、 装置实时监测数据的输出速率应可以整定 ， 在电网正常运 行期间应具有多种可选输出速率 ， 但最低输出速率不低于 1 次 /秒 。 在电网故障或特定事件期间 ， 装置应具

17、备按照最高 或设定记录速率进行数据输出的能力 。 d、 装置实时监测数据的输出时延 （ 相量时标与数据输出时刻 之时间差 ） 应不大于 30ms。 PMU监测功能技术指标： PMU技术指标 a、 装置应能实时记录全部测量通道的相量数据 。 b、 装置实时记录数据的最高速率应不低于 100次 /秒 ， 并具有 多种可选记录速率 。 c、 装置实时记录数据的保存时间应不少于 14天 。 PMU记录功能技术指标： PMU技术指标 PMU的作用 PMU的作用 总体而言： PMU装置对电网安全监测具有重要意义 PMU是 WAMS/WAMAP系统的基础。 PMU可为电网的安全提供丰富的数据源。 正常运行的

18、实时监测数据 小扰动情况下的离线数据记录 大扰动情况下的录波数据记录 作用 1：进行快速的故障分析 在 PMU系统实施以前，对广域范围内的故障事故分析，由于不同地区的时标 问题，进行故障分析时，迅速地寻找故障点分析事故原因比较困难，需要投入较 大的人力物力。通过 PMU实时记录的带有精确时标的波形数据对事故的分析提 供有力的保障。同时通过其实时信息，可实现在线判断电网中发生的各种故障以 及复杂故障的起源和发展过程，辅助调度员处理故障；给出引起大量报警的根本 原因，实现智能告警。 PMU的作用（续） 实时数据显示 作用 2：捕捉电网的低频振荡 电网的低频振荡的捕捉是 PMU装置的一个重要功能。通

19、过传统的 SCADA 系统分析低频振荡，由于其数据通讯的刷新速度为秒级，不能够很可靠 的判断出系统的振荡情况。基于 PMU高速实时通讯（每秒可高达 100HZ 数据）可较快地获取系统运行信息。 PMU的作用（续） 河北万全 500KV变电站丰万 2线有功振荡曲线 河北万全 500KV变电站丰万 2线频率振荡曲线 作用 3：实时测量发电机功角 发电机功角是发电机转子内电势与定子端电压或电网参考点母线电 压正序相量之间的夹角，是表征电力系统安全稳定运行的重要状态变 量之一，是电网扰动、振荡和失稳轨迹的重要记录数据。 PMU的作用（续） 作用 4：分析发电机组的动态特性及安全峪度分析 通过 PMU装

20、置高速采集的发电机组励磁电压、励磁电流、气门开度信 号、 AGC控制信号、 PSS控制信号等，可分析出发电机组的动态调频特性， 进行发电机的安全峪度分析，为分析发电机的动态过程提供依据。监测发 电机进相、欠励、过励等运行工况，异常时报警。绘制发电机运行极限图， 根据实时测量数据确定发电机的运行点，实时计算发电机运行裕度，在异 常运行时告警。 PMU的作用（续） 作用 5：电力参数校核 黑龙江在 2005年利用 PMU做电力校核试验。 PMU的作用（续） 作用 6：构建广域保护系统 如：美国西部电网继电保护委员会提出利用 PMU和 WAMS 技 术来构建广域保护系统 PMU的作用（续） 第四节

21、同步相量测量装置 主要技术原理 A uum UmtfC O SUU /)*2(*2* iim UmtfC O SII /)*2(*2* iumm IUR T U 、 LiHiiumm IUR E LA Y _ 、 tIUiuP M U iumm 、 tIUiuFR mm 、 PMU与其它装置的测量区别 Vm t = 0 (1 PPS) Vm t = 0 (1 PPS) signal x(t) 基本公式： 同步相量定义： 装置测量区别： PMU的硬件结构框图 GPS接 收模块 同步信号发生 器 微处理器 通讯模块 A/D 转换器 电压、电 流互感器 低通滤 波器 交流输入 频率跟 踪器 存储器单

22、 元 PMU技术原理 鉴相脉冲、 直流量 开关量 当地显 示 装置的输入信号有： ）线路电压、线路电流信号的输入（ 监控 CT)； ）开关量信号的输入； ）发电机轴位置脉冲的输入，可以是鉴相信号或转速 信号； ）用于励磁、 AGC等的 4-20mA控制信号； ） GPS标准时间信号； 装置的输出信号有： ）用于中央信号的告警信号输出； ）用于通信用的 10/100M以太网及 RS232接口 （采用 IEEE std 1344通信标准）； ）用于控制用的 4-20mA输出； 1、 装置一般利用 GPS系统的授时信号 1PPS作为数据采样的基 准时钟源 。 2、 装置应能利用 GPS的秒脉冲同步装

23、置的采样脉冲 ， 采样脉 冲的同步误差不大于 1us。 为保证同步精度 ， 宜使用独立 的 GPS接受系统 。 3、 装置内部造成的任何相位延迟必须被校正 。 4、 当同步时钟信号丢失或异常时 ， 装置应能维持正常工作 。 要求在失去同步时钟信号 60分钟以内装置的相角测量误差不 大于 1度 。 5、 装置的同步时钟锁信能力应满足以下要求： a、 温启动 （ 停电 4小时以上 、 半年以内的 GPS主机开机 ） 时间不大于 50秒； b、 热启动 （ 停电 4小时以内的 GPS主机重新开机 ） 时 间不大于 25秒； c、 重捕获时间不大于 2秒 。 时钟同步要求 PMU技术原理 PMU关键技

24、术 1、同步采样技术； 2、定点采样下的频率跟踪技术； 3、高速稳定的通讯技术； 4、基于标准时钟信号的同步相量测量； 5、失去标准时钟信号的守时能力； 6、 PMU与主站之间能实时通信并遵循有关通 信协议。 PMU技术原理 第五节 发电机功角的直接测量方法 发电机直轴电流： 发电机交轴电流： 发电机功角： 1 纯电气计算法 间接计算法，基于稳态相量图的解析法。 用发电机交 /直轴同步电抗参数及机端电压、电流计算获取发电机功角 的测量方法 。 发电机功角原理介绍 2. 转速积分法 通过计算法获取稳态功角值，采集转速脉冲，对转速求积分计算任意的 转子位置，修正功角。 该方法需要消除转速脉冲的累计

25、误差。 发电机功角原理介绍（续） 3、基于直接键相脉冲测量方法 u1 p2 GPS秒脉冲 机端电压 U 键相脉冲 T T t1 t2 T 发电机功角原理介绍 发电机功角原理介绍 关键技术 发电机运行状态自动判断 发电机运行状态通过接入的机端电压、电流、脉冲等运行信息进行判断 发电机检修状态判断 发电机机端电压归零 发电机负载归零 发电机转速小于设定值 发电机空载状态判断 发电机机端电压大于整定值 发电机转速到额定转速 发电机负载电流小于设定值 在发电机从检修状态转入空 载状态后自动判断初相角。 目前的计算机技术可在毫秒级的时间 内判断出运行状态 键相信号 -以前主要用于对发电机转子轴振动进行监

26、测，在发电机转子转到固 定位置时，发出一定幅度的脉冲。目前机组该脉冲为每转 1个脉冲。通过测量该 信号，结合发电机的转速，可以得到转子的实际位置。 发电机功角原理介绍（续） 信号类型 信号来源 额定值 PMU接入情况 目前接入条件 机端电压 Ua 发电机机端 100VAC 一定要接入 机端电压 Ub 发电机机端 100VAC 一定要接入 机端电压 Uc 发电机机端 100VAC 一定要接入 机端电流 Ia 发电机机端 1A 5A 一定要接入 机端电流 Ib 发电机机端 1A 5A 一定要接入 机端电流 Ic 发电机机端 1A 5A 一定要接入 键相信号 发电机 5-24VDC 需要接入 转速信

27、号 发电机 5-24VDC 可接入 励磁电压 Uf 励 磁系统 4-20mA 可接入 励 磁电流 If 励 磁系统 4-20mA 可接入 AGC控制输出信号 RTU 4-20mA 可接入 根据需要 AVC控制输出信号 RTU 4-20mA 可接入 根据需要 PSS的 PID控制输出 信号 励磁 控制器 4-20mA 可接入 根据需要 调频 PID的控制输出信 号 机械 /自动调频控 制器 4-20mA 可接入 根据需要 发电机监测接入量 信号类型 信号来源 额定值 PMU接入情况 目前接入条件 气门开度信号 发电机 4-20mA 可接入 根据需要接入 一次调频控制前指令 发电机 4-20mA

28、可接入 根据需要接入 一次调频控制后指令 发电机 4-20mA 可接入 根据需要接入 发电机开关量 发电机 24V 可接入 根据需要接入 发电机监测接入量 第六节 电网监测技术的未来发展趋势 电力系统实时动态监测系统 未来发展趋势 电力系统实时动态监测系统的近期目标是对电力系统的 动态过程进行监测和分析，逐步实现与 EMS系统及安全自动 控制系统的联接；远期目标是对电力系统的动态过程进行控 制。 未来发展 电力系统自动化未来发展趋势 1、数字化变电站： 智能化的一次设备、网络化的二次设备；电子式 互感器； IEC61850标准。 2、同步采样技术的普遍应用： 随着 GPS及通讯技术的迅猛发展，

29、使同步采样技术可能成为一种电力系统中 普遍采用的技术手段，引发一场新的电力系统自动化产品的革命。电力系统实时 动态监测系统可以在稳态 SCADA和 EMS基础上，使电力系统监测及控制上一个 新台阶。 3、动态测控装置、动态 SCADA、动态 EMS。 未来发展 第七节 SMU-2系列同步相量测量 装置简要介绍 国电南瑞科技股份有限公司在原 SMU-1型 PMU装置技 术以及其在全国近 200个现场的应用基础上，利用最新的 GPS卫星时钟信号、高速 DSP数字信号处理技术和嵌入式技 术，进行全新的研制开发，研制出全嵌入式 SMU-2型新一代 PMU装置，在算法实现、测量精度、可靠性、通讯技术上

30、实现新的飞跃。 简 介 SMU-2的常规 技术 符合行业标准： IEEE 1344-1995(R2001); IEEE 37.118-2005； 电力系统实时动态监测系统技术规范 ； SMU 2的主要技术指标： a、 实时测量同步相量并上送 b、 实时记录同步相量数据 c、 装置守时功能 d、 故障录波功能 e、 发电机功角测量 f、 当地显示 、 整定 、 分析 SMU-2装置技术领先点 1、双核 CPU全嵌入式设计 采用 最新的 DSP及 POWERPC双核 技术 ，极大提高了测量控制单元 的可靠性。具有较强的可靠性、网络通信能力、可扩充性。 系统采用全嵌入式设计方法 SOC（ Syste

31、m On Chip） ， SMU-2M、 SMU-2G测量控制单元以及 SMU-2CS数据集中器均采用源码开放的 Linux 嵌入式实时操作系统，功能强，实时性好（ us级任务调度）。 SMU-2技术领先点 2、采用高密度同步相量算法。 采用每周波 200点计算幅值和绝对相角。在测量精度、动态响应等性能指 标 上有了很大的提高。静态相量测量精度：幅值精度 0.1级；相角精度 0.1度， 系统动态响应速度： 10ms。 SMU-2技术领先点 3、集成化的装置设计 装置在最简配置下，仅需一台装置即可完成现场 16条线路的同步相量采集、 GPS接收、数据集中器等功能，取代了以前多台装置完成的功能。大

32、大简化了现 场设计，提高系统的可靠性。 首次在 PMU设计上采用背板总线式结构。装置的容量可根据实际需要进行扩 充或减少，提高了装置扩容的方便性。 SMU-2技术领先点 4、装置双 SATA硬盘设计 首次在装置内采用双 SATA硬盘设计。支持故障数据的双重备份，支持 连续数据交替保存，以提高可靠性及让每一硬盘得到修整。 SMU-2技术领先点 数据集中器 : 双 SATA硬盘存放 100Hz的 动态数据，保存时间 14天。 测量单元 : 双 SATA硬盘存放暂态故 障录波文件。 SMU-2CS SMU-2M-A SMU-2G SMU-2M-B 5、高性能的授时 GPS模块。 SMU-2选用新的授

33、时型 GPS模块，在时间精度、捕获卫星时间等性能 指标上有了较大的提高。 该模块可同时跟踪 12颗以上的卫星，其在接收到 一颗卫星的信号后，其时钟精确度即可达到 150ns。由于其内置存贮器保存 了当前 GPS的经纬度，每次冷、热启动的速度大为加快。 SMU-2技术领先点 6、大容量的输入通道。 SMU-2M-A： 96路交流量 256路开关量 ; SMU-2M-B： 48路交流量 64路开关量 ; SMU-2G ： 2台发电机组的测量： 2个键相脉冲， 2个转速脉冲， 12路交流输入， 36路直流量（也可选配为交流）输入。 SMU-2技术领先点 7、完善的故障录波功能。 SMU-2M具备完整

34、的故障录波功能，各种启动元件判据、录波时间长度 在同类 PMU装置中都处于领先水平，支持 1KKz重采样的常态数据记录 ; 新的 设计可确保故障前记录 1分钟以上，故障后可常态保持记录，故障存贮的时 间大大加长。 SMU-2技术领先点 8、采用直接法自适应测量内电势及功角。 每一台 SMU-2G可同时测量 2台发电机组的同步相量和功角。系统可采集发电机 键相脉冲及发电机转速脉冲信号，自适应矫正脉冲的初始位置，通过脉冲来测量 发电机转子位置，采用直接法测量发电机内电势及功角。 SMU-2技术领先点 测量单元 SMU-2系统组成 SMU-2M-A 线路同步相量测量装置 SMU-2M-B 线路同步相

35、量测量装置 SMU-2G 发电机同步相量测量装置 SMU-2P辅助分析单元 SMU-2CS 数据集中器 SMU-2FB以太网交换机 光纤盒 SMU-2GPS 时钟同步单元 数据管理显示单元 SMU 2 同步相量测量装置 采用 12U机箱 ， 背插式结构 。 （一）、 SMU-2M-A 线路同步相量测量单元 设计思路 1、 大容量的交流量和开关量 ， 考虑和 故障录波器兼容 。 2、 用于 220KV及以下电压等级变电站 内多条线路的同步相量测量 。 SMU-2M-A装置 测量 容量 每台 SMU-2M-A单元测量容量为： 模拟量： 96路 开关量： 256路 开出： 4付 1常开 1常闭的开出

36、接点 模拟量测量范围： 电压： 0 120V 电流： 0 3In（ 一般在定货时需指出 1A/5A制 CT） SMU-2M-A的背面端子图 V1V1 23 24 I1 V4 V2 V3 V5 V6 V3 V2 V4 2019 21 22 17 18 V6 V5 I1 1413 15 16 11 12 24V1 23 V1 22 16 20 18 14 12 V2 V3 V4 19 21 17 V5 V6 I1 13 15 11 V5 V3 V2 V4 V6 I1 I4 I2 I3 I5 I6 I4 I3 I2 87 9 10 5 6 I6 I5 21 3 4 TR200 10 I4 I2 I3

37、 87 9 5 6 I5 I6 21 3 4 I5 I3 I2 I4 I6 TR200 20 8 公共端3 10 7 机壳地 3.3V LED 5V LED 12V LED GP S输出 GP S输入 1P PS 输出 1P PS 输入 电源22 0V + GP S天线 21 1 公共端4 常闭421 2 常闭3 常开421 0 20 9 10 4 10 6 10 5 10 3 10 2 10 1 AC220V(显示 器用) 电源开关 电源22 0V - 大地 AC220V POWER 20 2 公共端1 公共端220 5 常闭2 常开320 7 20 6 常闭1 常开220 4 20 3 C

38、OM2 常开120 1 DO I2I2 9 10 V1 23 V124 V2 V3 19 21 V4 17 V5 V6 13 15 I1 11 V5 V320 V222 V418 V614 16 I112 V2V2 21 22 23V1 V124 15 19 17 13 11 V5 V3 V4 V6 I1 V516 V4 V320 18 I1 V614 12 I4 I3 7 I2 9 5 I6 1 I5 3 I5 I4 I38 I210 6 I62 4 TR200 3 7 5 1 I5 I3 I4 I6 I54 I4 I38 6 I62 TR200 I2I2 9 10 109I2 I2 V22

39、1 22 V1 V12423 V5 V3 V2 V4 V6 I1 V515 16 V4 V32019 1817 I1 V61413 1211 2221 V2 V2 V1 2423 V1 V5 V4 V3 I1 V6 1615 V5 18 2019 17 V3 V4 12 1413 11 V6 I1 I5 I3 I4 I6 I543 I4 I387 5 6 I621 TR200 I5 I4 I3 I6 3 4 I5 7 8 5 6 I3 I4 1 2 I6 TR200 V2 V1 I2 V5 V3 V4 V6 I1 I5 I3 I4 I6 109I2 I2 109I2 2221 V2 V2 V1

40、 23 V124 V5 V3 V6 15 16 V5 19 V4 17 V320 V418 13 I1 11 V614 I112 2221 V2 23V1 24 15V5 16 17 19V3 V4 20 18 11 13V6 I1 14 12 I5 I6 3I5 4 I3 7 I4 5 I38 I46 I6 1 2 TR200 3I5 4 5 7 I3 I4 8 6 1I6 2 TR200 DI 29 CO M4 DI 30 DI 32 DI 31 CO M2 DI 25 DI 26 DI 28 DI 27 DI 23 CO M3 DI 24 DI 19 DI 20 DI 21 DI 22

41、DI 18 DI 17 DI 10 DI 13 DI 14 DI 16 DI 15 DI 12 DI 11 CO M1 DI1 DI2 USB1 DI910 DI910 DI910 DI910 DISPLAY LA N5 10 M LA N4 10 M LA N3 10 0M LA N2 10 0M LA N1 10 0M USB2 USB3 DI 2224 DI 22 24 DI 2224 24 DI 29 CO M4 DI 30 DI 31 DI 32 DI 25 DI 27 DI 28 DI 26 DI 23 CO M3 DI 24 DI 29 32 DI 32 DI 31 CO M4

42、DI 30 35 36 34 32 33 36 35 34 33 DI 24 DI 26 DI 28 DI 27 CO M3 DI 25 DI 23 28 30 31 29 26 27 25 28 30 31 29 26 27 25 3232 DI 29 CO M4 DI 30 DI 31 DI 32 36 35 34 33 36 34 35 33 DI 25 DI 27 DI 28 DI 26 DI 23 CO M3 DI 24 28 30 31 29 26 27 25 28 30 31 29 26 27 25 CO M2 DI 19 DI 21 DI 20 DI 17 DI 18 DI 1

43、3 DI 15 DI 14 DI 16 DI 12 DI 11 DI 10 DI 20 DI 21 DI 19 CO M2 DI 18 DI 17 22 23 21 20 19 18 22 23 21 19 20 18 DI 10 DI 11 DI 16 DI 12 DI 13 DI 14 DI 15 14 16 17 15 12 13 11 14 16 17 15 12 13 11 18 CO M2 DI 19 DI 21 DI 20 DI 17 DI 18 22 23 21 19 20 18 23 21 22 19 20 DI 13 DI 15 DI 14 DI 16 DI 12 DI 1

44、1 DI 10 14 16 17 15 12 13 11 14 16 17 15 12 13 11 COM1 COM3 CPU AI DIAI DI CO M1 DI1 DI2 DI3 3 DI3 CO M1 DI66 DI88 9 7 DI7 5 DI5 4 3 DI4 DI88 9 7 DI7 5 6 DI5 DI6 4 DI4 DI2 DI1 ISO 1 2 1 2 ISO 3 DI3 3 DI3 CO M1 DI88 9 7 DI7 5 6 DI5 DI6 4 DI4 DI8 9 7 8 DI7 DI55 6 DI6 4 DI4 DI1 DI2 1 2 ISO 1 2 ISO DI91

45、0 DI9 DI9 DI 29 DI 31 DI 32 DI 30 CO M4 DI 12 DI 11 DI 16 DI 14 DI 15 DI 13 DI 10 DI 18 DI 17 DI 21 DI 22 DI 20 DI 19 CO M3 DI 24 DI 28 DI 26 DI 27 DI 25 DI 23 CO M2 24 DI 22 DI 31 DI 32 DI 30 CO M4 DI 29 DI 24 CO M3 DI 23 DI 27 DI 28 DI 26 DI 25 DI 2932 32 DI 32 DI 31 DI 30 CO M436 34 35 33 36 34 3

46、5 33 DI 24 CO M3 DI 23 DI 26 DI 28 DI 27 DI 2528 30 31 29 26 27 25 28 30 31 29 26 27 25 DI 2932 32 DI 31 DI 32 DI 30 CO M436 34 35 33 36 34 35 33 CO M3 DI 23 DI 24 DI 28 DI 26 DI 27 DI 2528 30 31 29 26 27 25 28 30 31 29 27 26 25 CO M2 DI 17 DI 18 DI 22 DI 21 DI 20 DI 19 DI 11 DI 12 DI 15 DI 16 DI 14

47、 DI 13 DI 10 18 CO M218 DI 18 DI 17 DI 20 DI 21 DI 19 23 22 21 19 20 21 24 23 22 19 20 DI 10 DI 11 DI 12 DI 16 DI 14 DI 15 DI 1314 16 17 15 12 13 11 14 16 17 15 12 13 11 18 18 CO M2 DI 22 DI 18 DI 17 DI 21 DI 20 DI 1921 24 23 22 19 20 21 24 23 22 19 20 DI 12 DI 11 DI 16 DI 14 DI 15 DI 13 DI 10 14 16

48、 17 15 12 13 11 14 16 17 15 12 13 11 CO M1 DI3 DI9 DI7 DI8 DI5 DI6 DI4 DI1 DI2 DI3 CO M1 DI7 DI8 DI5 DI6 DI4 DI1 DI2 DI33 3 CO M1 DI8 DI7 DI5 DI6 DI4 9 8 7 5 6 4 10 9 8 7 5 6 4 DI1 DI2 1 2 ISO 1 2 ISO 3 3 DI3 CO M1 DI7 DI8 DI5 DI6 DI4 10 9 8 7 5 6 4 7 10 9 8 5 6 4 DI1 DI2 1 2 ISO 1 2 ISO （二）、 SMU-2M

49、-B 线路同步相量测量单元 6U整机箱 背插式结构 。 设计思路 考虑到 330KV及以上电压等级的 PMU装置大多 按间隔安装 PMU屏柜 ， 小室内线路数不多 。 特设置 SMU-2M-B型线路同步相量测量装置 。 每台 SMU-2M-B单元测量容量为： 模拟量： 48路 开关量： 64路 开出： 4付 1常开 1常闭的开出接点 模拟量测量范围： 电压： 0 120V 电流： 0 3In（ 一般在定货时需指出 1A/5A制 CT ） 集中 、 分散配置 。 SMU-2M-B的背面端子图 LA N1 1 00 M P3 LA N2 1 00 M LA N3 1 00 M LA N4 1 0

50、M LA N5 1 0 M DI SP LA Y CP U GP S 输入 PO WE R DO 207 105 常开3 电源2 20 V - 电源2 20 V + 3.3V L E D 5V LE D 12V L E D 107 106 机壳地 1P PS 输入 GP S 输出 1P PS 输出 公共端3 常闭3 公共端4 常开4 常闭4 211 212 210 208 209 GP S 天线 AC22 0 V AC 22 0V (显 示器用) 大地 101 104 103 102 常闭1 P2 常开1 公共端1 公共端2 常开2 常闭2 电源开关 204 206 205 203 202 P

51、1 201 COM 2 TR -6 I6 U 736 IS OAI IS O DI 636 CO M4 TR -6 I6 U CO M4 TR -6 I6 UTR -6 I6 U CO M1709 9I5609 CO M1 I5 9 I5 10 734 735 726 730 732 733 731 728 729 727 724 725 723 721 722 711 715 717 718 716 713 714 712 710 720 719 622 DI 20 DI 26 632 634 635 633 630 631 629 DI 29 DI 31 DI 32 DI 30 DI 27

52、 DI 28 625 627 628 626 624 623 DI 23 CO M3 DI 25 DI 24 DI 22 DI 21 USB 3 USB 1 USB 2 616 DI 15 620 621 619 618 617 DI 18 DI 19 DI 17 CO M2 DI 16 614 615 613 611 612 610 DI 13 DI 14 DI 12 DI 10 DI 11 DI9 DI 20 DI 26 DI 29 DI 31 DI 32 DI 30 DI 27 DI 28 DI 23 CO M3 DI 25 DI 24 DI 22 DI 21 24 22 16 18 2

53、0 12 14 DI 15 DI 18 DI 19 DI 17 CO M2 DI 16 V6 V5 23 21 DI 13 DI 14 DI 12 DI 10 DI 11 DI9 V2 15 V4 V3 17 19 V1 I6 11 13 V6 V5 V6 V5 23 21 V2 V3 V4 V1 I6 15V2 V3 V4 17 19 I6 V1 11 13 SMU-2M-B 线路 同步相量测量装置端子图 704 708 706 707 705 703 702 701 COM 1 COM 3 P4 602 DI2 607 608 606 604 605 603 DI6 DI7 DI8 DI4

54、 DI5 DI3 P5 601 P6 DI1 DI2 DI6 DI7 DI8 DI4 DI5 DI3 I2 3 I4 I3 7 5 I1 1 P7 DI1 P8 I2 4 I4 I3 8 6 I1 2 3I2 I3 I4 7 5 I1 1 P9 I5 10 I5 9 I5 10 I5 9 I5 10 24 22 16 18 20 12 14 V5 V6 24 22 V6 V5 23 21 V2 16 V4 V3 18 20 V1 I6 12 14 V2 15 V3 V4 17 19 I6 V1 11 13 V6 V5 V6 V5 23 24 21 22 V2 V3 V4 I6 V1 V2 15

55、 16 V3 V4 17 18 19 20 I6 V1 11 12 13 14 V6 V5 V2 V3 V4 I6 V1 4 2 I2 4 I4 I3 8 6 I1 2 I2 3 I4 I3 7 8 5 6 I1 1 P1 0 I2 I4 I3 I1 I2 3 4 I4 I3 7 8 5 6 I1 1 2 P1 1 I2 I4 I3 I1 （三）、 SMU-2G 发电机同步相量测量单元 6U整机箱 ， 背插式结构 设计思路： 考虑发电厂的 PMU装置测量量的特殊性 ， 如发电机功角 （ 鉴相脉冲 、 转速脉冲 ） 、 直流量等 。 特设置 SMU-2G型发电机同步相量测量装置 。 每台 SMU

56、-2G单元可测量 2台发电机组 ， 测量容量为： l 模拟量输入： 6路电压 、 6路电流 、 36路直流 (也 可选配为交流 )。 l 转子脉冲： 4路 2路 鉴相脉冲 2路 转速脉冲 输入电压 : 0.5-24V l 模拟量输出： 4-20mA输出 (选配 ) l 开关量： 32路 模拟量测量范围： 电压： 0 120V 电流： 0 3In 直流： 4-20mA 分散安装或集中式安装 SMU-2G的背面端子图 LAN1 100M P3 LAN2 100M LAN3 100M LAN4 10 M LAN5 10 M DISPLAY CPU GPS输入 POWER DO 207 105 常开3

57、 电源220V - 电源220V + 3. 3V L ED 5V LED 12 V LE D 107 106 机壳地 1PPS输入 GPS输出 1PPS输出 公共端3 常闭3 公共端4 常开4 常闭4 211 212 210 208 209 GPS天线 AC 220V AC220V(显示器用) 大地 101 104 103 102 常闭1 P2 常开1 公共端1 公共端2 常开2 常闭2 电源开关 204 206 205 203 202 P1 201 CO M2 TR -3 I3U6 DCAI 63 6 DI ISO COM4 TR -3 I3U6 DCPHA TR-12DCTR-12DC C

58、OM160 9 UB109UB Ub 9 70 9 71 3 71 5 71 6 71 4 71 1 71 2 71 0 70 8 DI2062 2 DI26 63 4 63 5 63 0 63 2 63 3 63 1 62 9 DI29 DI31 DI32 DI30 DI27 DI28 62 6 62 8 62 7 62 4 62 5 62 3 DI23 COM3 DI25 DI24 DI22 DI21 US B3 US B1 US B2 DI1561 6 62 1 61 7 61 8 62 0 61 9 DI18 DI19 DI17 COM2 DI16 61 1 61 5 61 3 61

59、4 61 2 61 0 DI13 DI14 DI12 DI10 DI11 DI9 23 11 13 17 19 21 15 DC6 DC5 鉴相脉冲2 地 转速脉冲2 地 鉴相脉冲2 + 转速脉冲2 + DC2 DC3 DC4 UC DC1 dc4 19 DC 5 DC 624 22 dc6 dc5 23 21 DC 216 DC 4 DC 318 20 DC 1 UC12 14 dc2 dc3 17 15 dc1 Uc 11 13 SMU -2 G 发 电机同步相量测量装置端子图 70 2 70 7 70 6 70 4 70 5 70 3 70 1 CO M1 CO M3 P4 DI260

60、2 60 4 60 8 60 6 60 7 60 5 60 3 DI6 DI7 DI8 DI4 DI5 DI3 60 1 P5 P6 DI1 1 5 7 3 转速脉冲1 + 转速脉冲1 地 鉴相脉冲1 地 鉴相脉冲1 + IB UA IC IA P7 P8 IB4 UA IC 8 6 IA2 Ib 3 Ua Ic 7 5 Ia 1 P9 10DC5 9 DC 5Ub 10 DC 59DC5 10 12 14 16 18 20 22 2424 22 20 18 16 14 12 dc 420 dc 6 dc 5 24 22 DC 11 DC 12 23 21 dc 2 dc 318 16 dc

61、1 Uc12 14 15DC8 DC 10 DC9 17 19 DC7 DC6 11 13 DC12 DC11 DC 12 DC 11 23 21 DC 8 DC 9 DC10 DC 6 DC 7 DC8 15 DC 10 DC9 17 19 DC6 DC7 11 13 DC12 DC11 DC 8 DC10 DC 9 DC 6 DC 7 6 8 4 2 Ib4 Ua Ic 8 6 Ia2 3DC2 DC4 DC3 7 5 DC1 1 P10 4 DC 2 DC 4 DC 3 8 6 DC 12 DC2 3 DC4 DC3 7 5 DC1 1 P11 DC 2 DC 4 DC 3 DC 1 采

62、用 3U机箱 ， 内置 “ 饼干 PC”， 用 QT开发人机界面 。 （四）、 SMU-2P 辅助分析单元 设计思路 1、 作为人机界面：定值整定 、 测量值显示 等 。 2、 作为分析平台：故障录波 、 DYN文件分析显示 。 主要功能 1、系统配置设定 2、定值整定 3、系统工况、测量值的显示 4、系统扰动时，就地分析功能 5、为二级存贮提供额外的海量存贮器。 1、 内置式 GPS模块：作 为一个插件嵌入 SMU- 2M或 2G的装置内 。 （五）、 SMU-2GPS 时钟同步单元 2、 外置共享式 GPS 装置：采用 3U机箱完 成授时功能 。 内置式 GPS插件的 设计思路： 当厂站内

63、 PMU装置较少时 ， 可采用此方式 ， 减少成本 。 外置式 GPS装置的设计思路： a、 厂站内 PMU装置较多； b、 今后用户统一 GPS装置时 ， 可提供 多种接口 c、多输入源 (北斗、 GLORSS等 ) SMU-2GPS的背面端子图 GPS 1PPS 大地3 2 220V+1 GPS天线 COM1 光纤1 POWER GPS 220V 10K CPU 1PPS 10K GPS 光纤2 光纤4 GPS 10K 1PPS1PPS 10K GPS 光纤3 光纤6 GPS 10K 1PPS1PPS 10K GPS 光纤5 1PPS 1PPS GPS 10K GPS 10K 光纤8光纤7

64、 10K GPS 1PPS1PPS 10K GPS 1PPS GPS 10K 光纤10光纤9 光纤11 220V 大地 220V+1 3 2 POWER 1、 可通过 1344报文同时向 4个 主站转发动态数据； 2、 PMU子站内最多可连接 8 台 PMU测量单元； 3、 100帧速率的动态 DYN的海 量数据保存 。 （六）、 SMU-2CS 数据集中器 3U机箱结构 SMU-2CS的端子图 大地 3 2 220V+ 1 POWER 220V 常开3 207 常闭4常开4 公共端4常闭3公共端3 211 212210208 209 常闭2常开2 公共端2公共端1常开1 常闭1 204 20

65、6205203202201 DISPLAY LAN510MLAN410MLAN3100MLAN2100MLAN1100M COM2 USB3USB2USB1 COM1 COM3 4 SMU-2同步相量测量装置在国网电力设备质量 检测中心顺利通过 4级 EMC试验及常规型式试 验 。 SMU-2的检验情况 在华东电力试验研究院顺利通过 PMU性能入网测试和 RTDS动模试验 。 额定频率下电流电压精度： 0.1% 非额定频率下电流电压精度： 0.1% 频率精度： 0.001Hz 相角精度： 0.1度 动态频率响应： 10ms 动态相角精度：小于 0.2度 在新增加的频率小扰动 、 频率响应时间

66、、 RTDS白 噪声测试中 ， 装置的各项精度指标都令人满意 。 SMU-2的检验情况 SMU-2的现场配置说明 SMU-2M-A (96通道 ) SMU-2CS（ DC） 省调 网调 国调 SMU 2GPS SMU-2的现场配置： 变电站方案 1 内部以太网 SMU 2P （人机界面） 交换机 交换机 (通讯机房 ) 方案 1： 单台 SMU-2M-A集中组屏 当地 外网 SMU-2M-B (48通道 ) SMU-2CS（ DC） 省调 网调 国调 SMU 2GPS SMU-2的现场配置： 变电站方案 2 SMU-2P （人机界面） 交换机 交换机 (通讯机房 ) 方案 2： 按小室多台 SMU-2M-B分散安装 当地 SMU-2M-B (48通道 ) 内部以太网 外网 SMU-2M-A (96通道 ) SMU-2CS（ DC） 省调 网调 国调 SMU 2GPS SMU-2的现场配置： 变电站方案 3 SMU-2P （人机界面） 交换机 交换机 (通讯机房 ) 方案 3： SMU-2M-A、 2M-B混合配置 当地 SMU-2M-B (48通道 ) 内部以太网 外网 SMU-2