CN100381830C - 相量测量装置(pmu)现场校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于同步相量测量装置(PMU)进行现场校验的方法，用一台PMU测试仪和一台装有模拟主站通信软件的PC机，被测PMU装置和PMU测试仪接入相同的交流信号源；被测PMU装置和PMU测试仪分别接收各自的GPS卫星时钟同步信号；PC机通过数据局域网同时接收被测PMU装置和PMU测试仪的实时相量数据；对来自被测PMU装置和PMU测试仪的实时相量数据，按各自数据报文携带的GPS时标进行时间同步排序，再对一段时间内各相同时刻的两组数据进行误差比对、均方根误差计算；给出均方根误差和误差置信区间。

Description

相量测量装置(PMU)现场校验方法

技术领域

本发明公开了一种用于相量测量装置(PMU)进行现场校验的方法，该方法采用被测PMU的测量数据与PMU测试仪的标准测量数据同步对比的误差分析。本发明主要应用于广域测量系统(WAMS)的工程建设，属于电力系统及其自动化领域。

背景技术

为了确保区域电网安全稳定运行，国内外各大电网加快了广域测量系统(WAMS)和相量测量装置(PMU)的应用，在一些枢纽变电站及大型发电厂安装PMU装置进行同步相量测量，向WAMS主站系统传送动态相量信息，WAMS主站根据PMU的测量信息对电网实施动态稳定监控。在实际工程应用中，为了使现场的PMU能在保证要求的的情况下运行，必须对PMU的各项性能指标进行测试、校验。而目前的校验方法一般局限在比较好的实验室条件下。

PMU装置的现场校验，包括实时数据精度的校验(额定频率下精度校验、变频率下的精度校验、谐波条件下精度校验、三相不平衡状态下精度校验、功率因数变化条件下精度校验)，实时记录测试，通信性能测试(数据帧上传速度、报文平均间隔、帧头出错率、帧长出错率、CRC校验出错率检测)、通信规约的正确性检验、GPS时钟精度校验等部分。

PMU装置采用4800-10000点/秒的采样速率对电流、电压进行采样，由快速富利叶变换(FFT)算法得到的动态相量数据按每秒25-100帧速率传输。电网的相量数据随着时间的变化而快速变化，传统的校验装置或交流采样变送器等不能提供动态相量数据，只能提供电网稳态的幅值数据。长期以来，大量PMU现场性能测试仅检验其幅值精度，其他指标只能在比较好的实验室条件下进行，尤其对其中关键性的卫星时间同步精度、机组内电势功角和线路相量、通信规约和传输性能等缺乏直接的测试手段，一般通过系统联网后，由主站粗略核对相角测量的正确性，故只能对其定性，不能进行定量的误差分析，对分布在不同厂站的PMU采集的大量电网动态数据，难以按照技术标准确定测量精度和鉴别超差数据，严重影响技术评价、竣工验收和运行维护。

发明内容

为解决前述存在的问题，本发明提供一种对同步相量测量装置(PMU)进行现场校验的方法，该方法采用被测数据与标准测量数据同步比对的方法对现场PMU进行在线校验，该方法包括一台PMU测试仪和一台模拟主站的PC机，该方法的校验步骤是：

1)将现场输入被测PMU装置的电压信号并连接入、电流信号串联接入PMU测试仪，使PMU测试仪和被测PMU装置获得同源交流电压和电流信号；

2)被测PMU装置和PMU测试仪分别接收各自的GPS卫星时钟同步信号，使同步相量的测量误差包含各自GPS卫星时钟和同步的误差；

3)载有模拟主站通信软件的PC机，通过数据局域网同时接收被测PMU装置和PMU测试仪的实时相量数据；

4)对来自被测PMU装置和PMU测试仪的实时相量数据，按各自数据报文携带的GPS时标进行时间同步排序，再对一段时间内各相同时刻的两组数据进行误差比对、均方根误差计算；

5)采用正态分布误差统计法，分析被测PMU装置的数据误差，给出均方根误差和误差置信区间。

6)由装载模拟主站通信软件的PC机检测被测PMU装置的通信报文和传输过程与标准通信规约的符合性，还可对通信流量的平稳性、数据桢的出错率、命令管道的正确响应率等进行测试和分析。

附图说明

附图是本发明的被测PMU装置、PMU测试仪和模拟主站的PC机之间信息交换示意图。

具体实施方式

附图揭示了本发明的被测PMU装置、PMU测试仪和模拟主站的PC机之间信息交换示意图；装有模拟主站通信软件的PC机，通过数据局域网同时接收被测PMU装置和PMU测试仪的实时相量数据；按各自数据报文携带的GPS时标进行时间同步排序，再对一段时间内各相同时刻的数千点采样的两组数据，进行误差比对、均方根误差计算。

误差分析采用绝对误差最大值、均方根误差、随机误差分布：

绝对误差最大值： ${\mathrm{err}}_{\max }=\mathrm{MAX}\left(\right|x_i-{\stackrel{-}{x}}_i\left|\right)$

均方根误差： ${\mathrm{err}}_{\mathrm{sqn}}=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-{\stackrel{-}{x}}_i)}^2}{N}}$

随机误差分布：

(1)正态分布的概率密度函数： $f\left(x\right)={\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}e}^{-\frac{{(x-\stackrel{-}{x})}^2}{{2\mathrm{\σ}}^2}}.$

(2)标准正态分布计算： $\mathrm{\φ}\left(u\right)={\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}\underset{-\∞}{\overset{u}{\∫}}e}^{-\frac{x^2}{2}}\mathrm{dx}(u\≥0).$

(3)其中 $\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{-}{x})}^2}{n-1}},$ 其中 $\stackrel{-}{x}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i}{n}.$ x是误差值。

(4)根据测量数据，求出误差值，根据给定的置信度，查正态分布表或者根据概率密度函数计算数值积分，计算误差区间。查表和数值积分值设为δ。

(5)取置信区间为 $[\stackrel{-}{x}-\mathrm{\δ}*\mathrm{\σ},\stackrel{-}{x}+\mathrm{\δ}*\mathrm{\σ}]$

Claims (1)

1.一种相量测量装置PMU现场校验方法，包括一台PMU测试仪和一台模拟主站的PC机，其特征在于：该方法的校验步骤是：

1)将现场输入被测PMU的电压信号并连接入、电流信号串联接入PMU测试仪，使PMU测试仪和被测PMU获得同源交流电压和电流信号；

2)被测PMU和PMU测试仪分别接收各自的GPS卫星时钟同步信号，使同步相量的测量误差包含各自GPS卫星时钟和同步的误差；

3)载有模拟主站通信软件的PC机，通过数据局域网同时接收被测PMU和PMU测试仪的实时相量数据；

4)对来自被测PMU和PMU测试仪的实时相量数据，按各自数据报文携带的GPS时标进行时间同步排序，再对一段时间内各相同时刻的两组数据进行误差比对、均方根误差计算；

5)采用正态分布误差统计法，分析被测PMU的数据误差，给出均方根误差和误差置信区间。

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