电力系统实时动态监测子站关键技术探究

钱永亮 李成文

[摘    要] 电力系统实时动态监测子站属于广域测量系统中的主要组成部分，可以输出精准、完善的数据。在电力线路网络愈加延展的条件下，电力系统实时监测子站也必然要进一步严格运行标准。在具体行动中，就需先对电力系统实时动态监测子站及其显著效用进行详尽阐述，然后再对实时动态监测子站的技术要点做出研讨，最后，再对这些技术作业过程的影响因素进行分析，总结相应的防控对策，以此在保证消除这些影响因素的基础上，助力电力系长久稳定发展。

[关键词]实时动態监测子站;次同步振荡;PMU;PDC;同步相量算法

[中图分类号]TM712 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）01–000–02

Research on Key Technologies of Real-time Dynamic Monitoring

Substations in Power Systems

Qian Yong-liang，Li Cheng-wen

[Abstract]The power system real-time dynamic monitoring sub-station is the main component of the wide-area measurement system， which can output accurate and complete data. Under the condition that the power line network is more and more extended， the real-time monitoring sub-stations of the power system will inevitably require further stricter operation standards. Then， in specific actions， it is necessary to first elaborate on the real-time dynamic monitoring sub-stations of the power system and their significant effects， and then discuss the technical points of the real-time dynamic monitoring sub-stations， and finally， the impact of these technical operations The factors are analyzed and the corresponding prevention and control countermeasures are summarized， so as to ensure the elimination of these influencing factors， and also help the long-term stable development of the power system.

[Keywords]real-time dynamic monitoring sub-station; subsynchronous oscillation; PMU; PDC; synchronous phasor algorithm

在广域监测系统正常运转条件下，借助了同步相角测量技术显著功效，和关键子站实时性检测的优势条件，力求达到全网数据统一收集的目标，保证在电力线路网络稳定顺畅运转的条件下，对其中所涉数据进行精准计算，保证使后续调度的作业过程可以随时收集到电力线路网络运行情况方面的信息。

1 电力系统实时动态监测子站概述

电力系统实时动态监测子站主要是说被定位于电力企业线路网络的相量测量设备。在电力线路网络自控成效逐步加强的条件下，在对监测子站相关设备进行充分运用的基础上，监测子站的创新升级提高了技术标准，其中就会涉及电力线网络运行数据进一步体现真实性、完善性和精准性。线路网络中PDC属于数据监测系统中的主要装置，如果是在电力网络系统存在故障的条件下，就可能会导致调度工作无据可依。所以，就需要基于变电站角度考虑，制定具有双网作用的监测系统设计计划，以此力求电力线路网络运行数据进一步体现真实性、完善性和精准性。

2 基本原理

电力系统实时动态监测子站在具体运行环节，通常都会遵循如下：在电力企业将相量装置定位于动态监测子站的条件下，电力系统实时动态监测子站可以面向母线相线电流予以样品的收集选取，其间，若是融入了相量计算模式，来对相量、频次和功率进行计算，就能够将电力系统的内电势相量做出明确。在此基础上，再借助对相量装置输出数据的参考，把动态监测系统的测量数据进行备注，继而遵循共同的接口协议（如IEEE 1344标准）将带时标的相量数据打包并通过高速通信网络传送至数据中心，数据中心对各子站的相量进行同步处理和存储，并可计算系统惯性中心角度和各机组、母线的相对相角，进一步由相应的应用程序，对相量数据执行实时评估以动态监视电网的安全稳定性，或进行离线分析为系统的优化运行提供依据，进一步与控制结合起来，提高电网的安全稳定水平和传输能力。WAMS的关键之处在于可以在时空坐标下观察系统全局的机电动态全貌，弥补了现有监测系统和故障录波系统的不足，为现代大型电力系统的安全稳定监测与控制提供了新的途径，消除了国内电力企业发展伴随的各方面影响因素，比如电力资源的错线流通、直交流电运行，电力网络阻尼弱化等问题。

3 实时动态监测子站典型结构

实时动态监测子站包括PMU、PDC，主要完成数据采集、计算，PMU的主要功能：第一是信号采集。采集模拟量、开关量，接收对时信号。第二是相量计算。计算模拟量，相量，加工品质。第三是暂态录波。触发录波功能，连续录波功能。第四是界面显示。显示相量、模拟量、装置告警、自检等信息。第五是对外通信。通过IEC61850协议与后台通信，通过IEEE1344或GB/T26865.2协议与PDC通信。PDC的主要功能：第一是界面显示。显示装置告警、自检、PMU上送的模拟量、相量等信息。第二是数据存储。存储动态数据、事件标识、PMU上送的暂态录波数据。第三是对外通信。通过IEC61850协议与后台通信，通过IEEE1344或GB/T26865.2协议与WAMS主站通信。

4 关键技术研究

近些年来，由于一些新型能源的大量涌现和运用，导致电力线路网络内部架构进一步趋向于繁琐化。在这样的条件下，电力系统欲保证呈现长久稳定发展的态势，就需要采取一切可行性措施，进一步增进电力系统实时动态监测的质量成效。所以在相关工作中，就可以先行对将TV/TA断线监测、次同步振荡监测算和同步相量算法进行研讨运用。

4.1 实时动态监测子站组网技术

从目前来看，国内电力线路网络几乎都进行了双平面系统的建立。这种系统的建立明显加强了线路网络的现实性和完善性，也明显扩展了电力线路网络的荷载力和兼容性，能够在电力线路网络长期稳定运行方面体现显著效用。PDC则属于相量数据传输的主要装置，如果在故障存在的条件下，也就难以保证在指定时期内，把关联性信息传输到电力系统实时动态监测子站，继而则可能会使得子站相关技术作业过程难以有序开展，所以，从关键性变电站的角度来说，需要增高2个PDC装置，以此力求增进电力系统实时动态监测的快捷性和精准性。

4.2 多间隔TV、TA断线逻辑

PMU相关标准要求具备TV/TA断线功能，该文采用多间隔 TV/TA 断线逻辑，可以保证当电压互感器二次回路出现一相、两相或三相断线时，装置能够正确检测并发出TV断线告警信号;电流互感器二次回路出现单相断线时，装置能够正确检测并发出TA断线告警信号。TV断线判断逻辑：关联电流任一相大于0.5%In，同时电压任一相小于30%Un且正序电压小于70%Un;或者负序电压或零序电压大于10%Un。TA 断线判断逻辑：电流任一相小于0.5%In，且负序电流及零序电流大于10%In。

4.3 同步相量算法

在将相量从子站向主站的传递的环节，如果未对关联性的专业理论知识进行全面参考结合，就可能导致主站难以将有所有信息数据进行计算，继而只可将满足相关条件的数据进行计算。我国PMU子站的相量传递频率通常都处于25、50和100Hz，如果从知识分析的角度来说，因为有带外信息的存在，就可能使得电力系统实时动态监测系统子站运行过程伴随一干扰因素，应当将这些带外信息予以全面消除。如果是运用了同步相量算法，就需要在融入仿真滤波装置的基础上，再结合相量计算模式，融入第二轮的数据波，第一轮数据波在消除带外信息的条件下，第二轮数据波也同样消除了带外信息。在此期间，第二轮数据波的参考数据也会结合传输速度，来实现自主掌控的目的。

4.4 次同步振荡监测算法

所谓同步振荡现象，也就是说电力网络中设备间的实时性耦合，所导致的有别于往常的异常现象。如果电力线路网络的运用存在这种异常现象，就容易使得线路网络设备的轴系及其主变更出现不间断的振荡现象。这样的不良现象，假若是不能在第一时间得到有效处理，长此以往，就可能使得发电装置中的转子出现明显的受损情况，进而可能会导致电力线路网络的稳定顺畅运转受到较大程度的干扰。

想要保证以上现象得到根本上的改变，并且保证电力线路网络的稳定顺畅运转不会受到任何影响。就可对以下内容进行考虑，同步振荡监测法，其中包含了两种：电气测量和设备测量两部分，结合以上状况，就可以先行对电气测量法进行优先选用，在具体的方法运用中，可以将TV/TA确定为输入数据，这样的测量过程会进一步体现真实性和安全性，有利于相关工作的持续稳定开展，也会切实保证将PMU显著效用得到充分体现。从振荡研究法的角度来说，应用较为广泛的主要有以下两种，即FFT、Prony，然而FFT往往都会出现频谱等信息外漏的情况，而且Prony则是往往都会在涉及大量数据计算的同时，也时常伴随噪音的影响。为将FFT中信息外漏现象进行全面防控，专业高资质人员便给出了插值算法。这种计算法通常都会体现出数据少，精准性高、无噪音影响等优势条件，实际计算流程可以参考以下内容：第一是计算主瓣幅值W（i/N1）和谱值比R（i/N1）。0≤i≤N1。第二是计算加窗后的原始信号频谱值，找出峰值及次峰值位置，确定兩者幅值比a。第三是确定a在谱值比的位置σ，通过插值求得。第四是通过插值计算σ处的主瓣值。第五是重复步骤2～4，直至计算出频谱范围内所有符合要求的主瓣值。以信号x=√2×cos（2πf0t）+0.3√2×cos（2πf1t）+0.2√2×cos（2πf2t）为例，对次同步算法进行仿真。其中，f0为50，f1为27.1，f2为80，采样率为2000Hz，数据取2s。那么在没有噪音影响的良好条件下，其中所涉插值的具体计算过程会体现显著的真实性和精准性，然而在频谱相关信息外泄的条件下，这种计算过程也就可能会存在严重的偏差。

5 伪振荡

伪振荡也就是说因为在样品选取、数据计算模式等方面存在不合理的现象，继而使得所涉非振荡被错判为振荡信号，比方说，时有发生频谱混叠导致的伪低频振荡及伪次同步振荡。这主要是归属为以下因素：在对连贯性信号予以探寻、收集和样品选取过程中，假若没有对关联性的专业理论知识进行充分参考和运用，必然会使得样品选取后信号发射的波频出现叠加的现象，也就是说，如果样品收集、选取过程的频次超出了既定的频次基准，会使得样品选取发射信号的频次则会出现相应的减少。因此，从同步相量监测子站的角度看，由于所涉及的数据计算过程没有设置适当的样本采集选择频率，必然会引起波频叠加现象，进而容易使高频区域的叠加频率达到50Hz左右，由此可以看出，信号频率与排号振荡的频率不相称，导致工作人员操作过程难度大，加重工作人员的负担。所以，基于这样的考虑，保证收集和选取到理想中的样品，接收和判定出正确的信号，保证振荡频次的合理，就需要以全面防控频谱叠加、采样频次处于最高频次的2倍以上为前提。

6 结语

现代电力系统技术的快速更新升级，促进了广域测量工作标准的提升。在相关工作开展中，就应当重点对动态监测子站中的技术要点做出分析，通过对这些技术要点使用状况的分析，总结其中影响因素，落实具有高度相应性和精准性的优化对策，进而在力求增进动态监测子站技术水平的同时，也助力电力系统长久稳定发展。

参考文献

[1] 王英涛，张道农，谢晓冬，等.电力系统实时动态监测系统传输规约[J].电网技术，2007（13）：81-85.