專利名稱：：相量測量單元pmu的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種相量測量單元PMU的檢測方法，屬于電力系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大、區(qū)域電網(wǎng)之間的交直流互聯(lián)和電網(wǎng)輸送容量的提高，電網(wǎng)穩(wěn)定問題日益突出。就華中電網(wǎng)而言，2005年的"10.29"和2006年的"7.1"事故，都證明了電網(wǎng)穩(wěn)定運行的重要性和對電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制的迫切需要。為了實現(xiàn)對電網(wǎng)運行實時監(jiān)視，對電網(wǎng)穩(wěn)定狀態(tài)和系統(tǒng)低頻振蕩的識別和分析，相量測量單元PMU在電力系統(tǒng)的應用就顯得尤為重要。在PMU裝置運行過程中，通過對國內(nèi)網(wǎng)省運行或在建的系統(tǒng)以及制造廠家進行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)存在主站系統(tǒng)低頻振蕩識別能力、通信規(guī)約一致性、PMU時鐘精度、PMU測量精度等一系列問題，PMU裝置的應用效果受到影響。因此，采用何種方法對PMU裝置的性能做出準確的評價，保證PMU裝置穩(wěn)定運行，是我們研究的重點。隨著電網(wǎng)向大規(guī)模、大機組和超高壓輸電發(fā)展，電網(wǎng)穩(wěn)定運行和電網(wǎng)振蕩成為焦點問題，為了解決這一問題，PMU裝置在電力系統(tǒng)中的應用顯得尤為重要，電網(wǎng)對于PMU裝置的性能要求也越來越高。因此，采用何種方法對PMU裝置的性能做出準確的評價，保證裝置的穩(wěn)定運行也非常重要。目前，常用的PMU裝置試測試，利用動態(tài)模擬系統(tǒng)振蕩給PMU提供數(shù)據(jù)源，來檢驗PMU裝置捕捉系統(tǒng)振蕩的能力。在這種情況下，動態(tài)模擬的系統(tǒng)振蕩信號不能精確的知道，這個對評判PMU捕捉到的系統(tǒng)振蕩信號是否正確帶來了很多不確定的因素，另外，目前的測試方法并沒有涉及到對PMU裝置階躍能力和時間同步能力等主要功能進行檢測。因此，目前的測試方法并不系統(tǒng)，測試內(nèi)容也不全面。在以往的PMU裝置測試中，主要問題是測試數(shù)據(jù)源是在動模試驗條件下模擬電力系統(tǒng)振蕩現(xiàn)象，數(shù)據(jù)源不確定、不可溯，時間同步的精度不能保證。因此測試結(jié)果與不確定和不可溯的數(shù)據(jù)源不能進行比較。并且，目前的PMU裝置測試方法不系統(tǒng)也不全面。
發(fā)明內(nèi)容本測試方法的發(fā)明就是解決測試數(shù)據(jù)源不確定和不可溯、時間同步和內(nèi)容不全面的問題，并且制定系統(tǒng)的測試方法和全面的測試內(nèi)容，可用于PMU裝置的入網(wǎng)測試、現(xiàn)場驗收測試和現(xiàn)場測試。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種相量測量單元PMU的檢測方法，該方法包括如下步驟1)將Omicron測試儀通過通信電纜與筆記本相連，通過筆記本設(shè)置Omicron輸出的數(shù)據(jù)、波形等參數(shù)和用于回放COMTRADE格式文件；2)利用GPS時間源對Omicron測試儀進行校，使Omicron測試儀在規(guī)定的時刻輸出電壓、電流等激勵量；3)用PMU同步相量數(shù)據(jù)分析軟件捕捉PMU裝置輸出的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成.csv格式的文件進行保存，利用下一步的數(shù)據(jù)分析；4)首先根據(jù)測試項目建立所需的各種波形庫，波形的生成分為兩種一種是利用Omicron繼電保護測試儀建立靜態(tài)精度測試、時間精度測試和階躍響應的.seq文件；另一種是利用PSCAD波形生成工具，建立一個測試所需要的各種振蕩波形的波形庫(COMTRADE格式)利用PSCAD工具建立電路圖，并根據(jù)測試需要調(diào)整各項參數(shù)，形成各種波形；5)在測試時，根據(jù)測試項目選擇相應的.seq文件或COMTRADE格式的波形文件；6)使用0micron繼電保護測試儀回放.seq文件或COMTRADE文件；在回放.seq文件時，在"GPS設(shè)置"中設(shè)置波形回放的時間，使得波形在規(guī)定的時刻進行回放；7)PMU進行數(shù)據(jù)采集，然后通過通信規(guī)約向主站仿真工具軟件送報文；8)使用PMU同步相量數(shù)據(jù)分析軟件讀取規(guī)約報文，并轉(zhuǎn)換保存成幅值、相位數(shù)據(jù)；9)將上一步得到的數(shù)據(jù)與庫文件原始數(shù)據(jù)進行對比分析，然后得到測試結(jié)果，利用以下3種方法分析i)MATLAB數(shù)據(jù)分析方法，主要進行頻率分析；ii)EXCEL數(shù)學統(tǒng)計分析方法，主要用于靜態(tài)測量精度測試；iii)曲線繪制，作為輔助手段，描述輸入曲線與輸出曲線之間的差異以及測量精度與影響量的變化趨勢，找到裝置測試精度最好的范圍。本測試發(fā)明中，建立了一套全面、科學的測試體系。首先是為測試準備了各種波形庫，分為由Omicron繼電保護測試儀建立靜態(tài)精度測試、時間精度測試和階躍響應的.seq文件和利用PSCAD生成的振蕩波形庫，包括幅值振蕩波形庫、頻率振蕩波形庫、靈敏度振蕩波形庫、諧波干擾振蕩波形庫和混合波形庫，在波形中，可以根據(jù)測試的需要修改其中的參數(shù)，來生成測試需要的系統(tǒng)信號，因此在以上的波形中靜態(tài)信號、階躍信號和振蕩信號都是已知的，這就解決了測試數(shù)據(jù)源不確定和不可溯性的問題，并考査了PMU裝置的階躍能力。其次，200910305475.0Omicron測試儀有自帶的GPS時間接收設(shè)備，可以保證自身的時間精度在5微秒以內(nèi)，使用Omicron測試儀在規(guī)定的時刻準確輸出給PMU裝置，這就解決了時間同步的問題。另外，本測試發(fā)明還涉及了對PMU裝置的環(huán)境和EMC檢驗。因此在本次測試中制定了系統(tǒng)的測試方法和全面的測試內(nèi)容。本發(fā)明的主要優(yōu)點如下1)閉環(huán)測試，采用PSCAD生成試驗波形庫，使用Omicron測試儀在規(guī)定的時刻準確輸出給PMU裝置，通過主站仿真工具采集PMU裝置輸出數(shù)據(jù)，對輸出數(shù)據(jù)進行自動分析得出測試結(jié)果，測試結(jié)果與已知數(shù)據(jù)源比較，形成了閉環(huán)式測試。2)測試結(jié)果自動處理，采用Excel和Matlab自動進行分析處理，避免了由于人為因素給測試結(jié)果分析帶來的誤差。3)規(guī)約一致性測試，使用規(guī)約測試工具對PMU裝置進行規(guī)約一致性測試。4)測試內(nèi)容全面，不僅包括PMU裝置性能測試(動態(tài)性能、靜態(tài)性能和階躍響應)，還包括了環(huán)境測試和EMC測試。這樣更全面地考察了PMU裝置的性能。圖1為0micron測試儀連接圖；圖2為GPS時間源連接圖；圖3為PMU同步相量數(shù)據(jù)分析過程；圖4為PMU裝置測試結(jié)構(gòu)圖5為測試過程圖6為PSCAD工具圖；圖7為回放.seq波形示意圖；圖8為回放C0MTRADE格式波形；圖9為設(shè)置波形回放時間示意圖；圖1OEXCEL表格中宏中計算公式；圖11頻率一電壓幅值誤差曲線；圖12信號的頻率和增益。具體實施例方式1、本測試方法主要包括以下幾個方面1)測試內(nèi)容2)環(huán)境測試，環(huán)境測試主要考察PMU裝置對環(huán)境的適應能力，保證以后PMU裝置在測6試所關(guān)注的氣候環(huán)境下能夠完成基本的功能，而不致發(fā)生故障。3)EMC測試，主要考察PMU裝置在各種電磁環(huán)境下的適應能力，保證PMU裝置在運行過程中能夠承受來自外界的電磁干擾而不致發(fā)生異常、誤動或者故障。4)功能、性能測試，主要驗證PMU裝置是否能夠完成最基本的功能要求，為以后的使用提供重要依據(jù)。功能、性能詳細的測試項目見表l.<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>2、測試設(shè)備和軟件a)Omicron測試儀如圖1所示，0micronCMC256測試儀通過通信電纜與筆記本相連，通過筆記本設(shè)置Omicron輸出的數(shù)據(jù)、波形等參數(shù)，也可以回放COMTRADE格式文件。b)GPS時鐘源GPS時間源對OmicronCMC256測試儀進行校時，0micronCMC256測試儀在規(guī)定的時刻輸出激勵量(電壓、電流等)。見圖2。c)PMU同步相量數(shù)據(jù)分析軟件PMU同步相量數(shù)據(jù)分析軟件捕捉PMU裝置輸出的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成.csv格式的文件進行保存，利用下一步的數(shù)據(jù)分析。見圖3。d)首先根據(jù)測試項目建立所需的各種波形庫，波形的生成分為兩種一種是利用Omicron繼電保護測試儀建立靜態(tài)精度測試、時間精度測試和階躍響應的.seq文件。另一種是利用PSCAD波形生成工具，建立一個測試所需要的各種振蕩波形的波形庫(COMTRADE格式)，如圖5所示，利用PSCAD工具建立電路圖，并根據(jù)測試需要調(diào)整各項參數(shù)，形成各種波形e)在測試時，根據(jù)測試項目選擇相應的.seq文件或COMTRADE格式的波形文件；f)使用Omicron繼電保護測試儀回放.seq文件或COMTRADE文件；在.seq文件回放前，見圖6和圖7。g)在回放.seq文件時，在"GPS設(shè)置"中設(shè)置波形回放的時間，使得波形在規(guī)定的時刻進行回放，見圖8。h)PMU進行數(shù)據(jù)采集，然后通過通信規(guī)約向主站仿真工具軟件送報文；i)使用PMU同步相量數(shù)據(jù)分析軟件讀取規(guī)約報文，并轉(zhuǎn)換保存成幅值、相位數(shù)據(jù)；j)將上一步得到的數(shù)據(jù)與庫文件原始數(shù)據(jù)進行對比分析，然后得到測試結(jié)果，具體有以下3種分析方法i)MATLAB數(shù)據(jù)分析方法，主要進行頻率分析；ii)EXCEL數(shù)學統(tǒng)計分析方法，主要用于靜態(tài)測量精度測試；iii)曲線繪制，作為輔助手段，描述輸入曲線與輸出曲線之間的差異以及測量精度與影響量的變化趨勢，找到裝置測試精度最好的范圍。詳細的數(shù)據(jù)分析方法見圖9。k)根據(jù)測試的結(jié)果，對PMU裝置性能進行評價。3、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法測量誤差分析用途主要用于靜態(tài)測量精度測試。根據(jù)數(shù)據(jù)分析的需要在EXCEL表格的宏中編輯計算公式，利用EXCEL已有的計算公式宏，自動對PMU裝置輸出的靜態(tài)數(shù)據(jù)進行分析，然后得出測量的相對誤差作為考核PMU裝置測量精度的指標。見圖IO。a)誤差曲線用途主要用于靜態(tài)測量精度測試。對于靜態(tài)測量精度測試而言，除了測量誤差外，還要觀察其誤差隨影響量的變化趨勢曲線，例如電壓幅值測量精度測試，要考慮的影響量有頻率，這時要畫出幅值測量誤差與幅值的關(guān)系曲線。如圖ll:通過誤差曲線，可以看出PMU裝置測試精度的變化趨勢以及PMU裝置測量的精確區(qū)間。b)MATLAB頻譜分析用途主要用于動態(tài)測試，包括頻率振蕩測試、幅值振蕩測試和頻率混淆測試。用來分析信號中包含的低頻振蕩信號，從而得到振蕩的頻率。MATLAB工具可以將PMU輸出的幅值和相位數(shù)據(jù)進行分析，然后通過自動頻譜分析算法計算出信號的頻譜，其中包括信號的頻率和相應的增益(如圖12)，然后再與輸入信號進行對比分析。權(quán)利要求1.一種相量測量單元PMU的檢測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟1)將Omicron測試儀通過通信電纜與筆記本相連，通過筆記本設(shè)置Omicron輸出的數(shù)據(jù)、波形等參數(shù)和用于回放COMTRADE格式文件；2)利用GPS時間源對Omicron測試儀進行校，使Omicron測試儀在規(guī)定的時刻輸出電壓、電流等激勵量；3)用PMU同步相量數(shù)據(jù)分析軟件捕捉PMU裝置輸出的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成.csv格式的文件進行保存，利用下一步的數(shù)據(jù)分析；4)首先根據(jù)測試項目建立所需的各種波形庫，波形的生成分為兩種一種是利用Omicron繼電保護測試儀建立靜態(tài)精度測試、時間精度測試和階躍響應的.seq文件；另一種是利用PSCAD波形生成工具，建立一個測試所需要的各種振蕩波形的波形庫(COMTRADE格式)利用PSCAD工具建立電路圖，并根據(jù)測試需要調(diào)整各項參數(shù)，形成各種波形；5)在測試時，根據(jù)測試項目選擇相應的.seq文件或COMTRADE格式的波形文件；6)使用Omicron繼電保護測試儀回放.seq文件或COMTRADE文件；在回放.seq文件時，在“GPS設(shè)置”中設(shè)置波形回放的時間，使得波形在規(guī)定的時刻進行回放；7)PMU進行數(shù)據(jù)采集，然后通過通信規(guī)約向主站仿真工具軟件送報文；8)使用PMU同步相量數(shù)據(jù)分析軟件讀取規(guī)約報文，并轉(zhuǎn)換保存成幅值、相位數(shù)據(jù)；9)將上一步得到的數(shù)據(jù)與庫文件原始數(shù)據(jù)進行對比分析，然后得到測試結(jié)果，利用以下3種方法分析i)MATLAB數(shù)據(jù)分析方法，主要進行頻率分析；ii)EXCEL數(shù)學統(tǒng)計分析方法，主要用于靜態(tài)測量精度測試；iii)曲線繪制，作為輔助手段，描述輸入曲線與輸出曲線之間的差異以及測量精度與影響量的變化趨勢，找到裝置測試精度最好的范圍。全文摘要本發(fā)明涉及一種相量測量單元PMU的檢測方法，該方法包括如下步驟首先根據(jù)測試項目建立所需的各種波形庫，利用PSCAD工具建立電路圖，并根據(jù)測試需要調(diào)整各項參數(shù)，形成各種波形。在測試時，根據(jù)測試項目選擇相應的.seq文件或COMTRADE格式的波形文件；使用Omicron繼電保護測試儀回放.seq文件或COMTRADE文件；在回放.seq文件時，在“GPS設(shè)置”中設(shè)置波形回放的時間，使得波形在規(guī)定的時刻進行回放；PMU進行數(shù)據(jù)采集，然后通過通信規(guī)約向主站仿真工具軟件送報文；使用PMU同步相量數(shù)據(jù)分析軟件讀取規(guī)約報文，并轉(zhuǎn)換保存成幅值、相位數(shù)據(jù)；進行頻率分析、用于靜態(tài)測量精度測試；找到裝置測試精度最好的范圍。文檔編號G01R35/00GK101629995SQ20091030547公開日2010年1月20日申請日期2009年8月10日優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日發(fā)明者任春梅,勝張,李亞萍,健王,春賀申請人:華中電網(wǎng)有限公司;許昌開普電器檢測研究院