实时动态监测主站系统.ppt

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1、实时动态监测主站系统,吴京涛，2006.4 北京,华北电网WAMS现状（60分钟） 工作汇报 WAMS主站体系结构和功能 WAMS相关技术规范 （休息15分钟） WAMS技术创新与发展（30分钟） WAMS的功能定位 与WAMS相关的创新,内 容 提 要,华北WAMS工程背景和实施情况（1）,立项依据 国电规2000140号全国电网二次系统“十五”规划纲要 华北电集科2001107号，华北电集科20031号文件 华北电网电力系统实时动态监测系统技术功能规范 实施情况 2003年8月华北调度局与四方公司签订合作开发合同 2003年12月完成主站和厂站端子站的工厂验收 2004年3月完成全部安装调

2、试，投入试运行,华北WAMS工程背景和实施情况（2）,鉴定 2005年1月通过专家评审 华北电力集团公司科技一等奖 国家电网公司科技三等奖 中国电机工程学会电力科技三等奖 升级 根据电力系统实时动态监测系统技术规范（修订）升级主子站通信协议 PMU入网检测 开发了PMU测量精度专用检测设备 开发了PMU通信协议专用检测软件,华北WAMS的体系结构,华北WAMS包括三个组成部分 子站系统， PMU同步相量测量装置 已经接入500kV变电站8个 已经接入发电厂5个 主站系统 高速通信系统,主站体系结构,前置机,实时 服务器,历史数据 服务器,分析/维护/ 图形工作站,WEB 服务器,高级应用 服务

3、器,系统功能,PMU1,PMU2,PMU3,PMU4,PMUn,WAMS,服务器网络管理,子站通信管理,实时数据服务,实时监视,低频振荡检测,历史数据存储,历史数据重演,人机交互（状态显示、报警等）,同步相量计算,数据记录,扰动触发,WEB发布,调度数据网,事件消息显示,电网扰动识别,GPS,发电机运行裕度监视,WAMS主站实时数据流,通信前置 服务器,实时数据 服务器,历史数据 服务器,WEB 服务器,工作站,隔离装置,高级应用 服务器,通信前置服务器,功能： 接收PMU子站实数据； 向PMU子站发送管理指令； 召唤PMU子站的记录数据。,WAMS数据通信协议,依据 电力系统实时动态监测系统

4、技术规范（第一次修订）2005.7 华北电网实时动态监测系统技术规范2004 华北电网实时动态监测系统命名规范2006,WAMS通信帧类型,数据帧: PMU 主站 配置帧 CFG1: PMU 主站 配置帧 CFG2: PMU 主站 命令帧: PMU 主站 头帧：PMU 主站,数 据 帧,方向：由PMU根据CFG2产生，发送到主站 作用：承载实时数据 内容：数据时标、数据质量、相量、频率和功率 传送周期：10ms，带宽占用200500kbps,SYN,FRAMSIZE,SOC,FRACSEC,STAT,PHASORS,FREQ,DFREQ,ANALOG,DIGITAL,CHK,通信延迟,平均13

5、ms 最小延迟9ms 最大延迟40ms,配 置 帧,CFG1 由PMU产生，表明PMU可以传输的最大数据集合； PMU根据CFG1生成就地连续动态数据记录； 根据主站召唤，从PMU传送到主站。 格式（内容）： 各相量数据的名称和转换系数，各模拟量的名称和转换系数。 1个PMU只有1个CFG1.,华北WAMS通信命名规则,2006年编制实施 规定配置帧的具体内容： 每个元件的正序和三相电压电流相量 每个元件的频率、频率变化率、有功和无功 发电机内电势、功角 格式（共16字节） “站名4-元件名7-类型3”,举例 辛安开关站辛蔺线A线电压相量 0XAk-000辛蔺-UAV 崂山变2主变500kV侧

6、正序电压相量 0LSb-2#变500-U1V 聊城变辛聊1线有功 0LCb-辛聊1线-00P,配置帧CFG2,主站根据CFG1产生，下发给PMU； 规定PMU实际传输的数据集合和传输速度； PMU根据CFG2生成数据帧发送给主站； 可根据主站召唤，从PMU传送到主站。 格式与CFG1一致。 1个PMU可以有多个CFG2，分别对应不同的主站,命 令 帧,传递主站和子站之间的指令及其确认信息 常用指令包括： 主站 PMU：开始发送数据，停止发送数据，上传CFG1，接收CFG2，上传CFG2，触发记录 PMU 主站：确认命令,WAMS数据通信建立过程,主站,PMU,建立管理管道,“开启实时数据传输”

7、,建立数据流管道,发起连接,接受连接请求,接收CFG2,接收命令,下发CFG2,发送命令,发起连接,接受连接,CFG2帧,接收数据,.,按照CFG2的要求,发送实时数据,PMU数据映射到实时数据库,根据子站测量的元件配置实时数据库 启动通信前置的配置工具 召唤PMU的CFG1 从CFG1中选择需要的相量和模拟量 设置通信传输速度为100次/s 组成CFG2，下发给PMU 召唤子站的CFG2，比较主站和子站的CFG2 将CFG2映射到实时数据库,实时数据库配置工具,通信CFG2配置工具,召唤CFG1,构造CFG2,CFG2映射到实时数据库,数据共享方式,方式一： 一个子站同时向多个主站发送数据

8、聊城（华北山东），辛安（国调华北） 方式二： 主站互联交换数据， 主站应配置WAMS主站互联网关 国调华北东北WAMS互联系统,通信质量管理工具,通信状态监视 通信路由检测 通道数据监视 通道报文记录和分析,通信状态监视,通道路由检测,通道数据监视,通道报文记录和解析,实时数据服务器,实时数据库： 以时标为索引组织数据 数据时间间隔10ms 缓存10s数据，过期数据放入历史数据库 实时数据库配置工具 实时数据库浏览工具 历史数据入库服务 扰动数据入库服务,实时数据库配置工具,配置PMU信息 配置实时库的数据间隔和厚度 配置扰动数据存储提前量,实时数据库浏览工具,历史数据入库服务,连续入库服务

9、数据记录密度：100ms 记录覆盖周期由磁盘阵列容量和数据量决定 历史库容量管理工具 扰动记录服务 接收触发起止消息； 记录提前量可达60s； 记录持续时间可以数分钟； 数据记录密度：10ms； 生成数据记录事件索引。,动态过程监视,为调度员监视查看系统实时运行状态服务 表现相对角度和动态过程 数据刷新间隔100ms,母线相对角度监视（1）,母线相对角度监视（2）,母线相对角度监视（3）,功率分布监视,动态曲线图（1）,动态曲线图（2）,历史曲线图,厂站数据监视,发电机运行裕度监视,历史数据存储、提取和分析,数据存储方式： 连续数据存储 10次/s，无触发条件，不见断存储 存储周期由磁盘阵列容

10、量决定 扰动数据存储 100次/s，根据触发命令启动 子站历史数据提取和追忆 主站历史数据追忆和分析,华北-东北联络线波动,振幅30MW,振荡频率0.35Hz,2004年5月29日神头机组甩负荷,盘山，姜家营频率,大二频率,2006年4月3日山东运河厂切机,辛聊线有功（MW）,外送河北50MW,吸收河北100MW,13s,最大150MW,在线低频振荡检测,低频振荡检测方法 改进的PRONY分析 输出信号的频率、阻尼系数、振荡幅值、相位,客户端曲线监视,历史数据追忆prony分析,2005年9月1日华北低频振荡,起振阶段：频率0.883 衰减 0.06,持续阶段：频率0.845 衰减 -0.01

11、,结束阶段：频率0.913 衰减 -0.05,2005年10月29日三峡振荡,三峡左一对获嘉角度,斗笠对获嘉角度,万县对获嘉角度,WEB发布服务,休息15分钟，提问 &回答,WAMS技术创新和展望,WAMS的定位,电力系统中的三项目前沿课题1997 柔性交流输电技术（FACTS) 智能控制 基于GPS的新一代动态安全监测系统 WAMS应用方向落实三个结合 与动态监测结合 与系统参数辨识结合 与安全稳定控制系统结合,WAMS的定位,2005年国网公司系统经历了多起低频振荡事故 2005年12月国调召开WAMS使用化会议要求落实WAMS的基本应用功能,调运2005239号提出WAMS实用化要求:

12、重点落实低频振荡实时判别、动态稳定事件报警，为事故 分析准备动态稳定数据；实现与SCADA/EMS的互连，传 送报警信息、分析结果及稳态数据;逐步实现双处理模式.,WAMS的定位,不能对WAMS的期望值过高，错误认为WAMS可以解决所有稳定问题。 应在充分认识WAMS数据“同步和快速”的特点基础上，区分哪些是WAMS可以做和应该做的，哪些是WAMS做不到的或没有WAMS也可以做的。 不能对WAMS的全盘否定，要充分认识到WAMS应用的深化是与电力系统稳定研究的突破密切联系的，将有一个较长的发展时期，不是一蹴而就的。 WAMS的应用研究必须与生产实践紧密结合，需要运行单位的支持，需要一个相对自由

13、的发展环境。,广域测量系统应用概述,主站,PMU,PMU,实时动态监测,离线数据分析,事故原因调查,仿真模型修正,统一数据平台,安全稳定控制,稳定预决策系统,动态预警,低频振荡监测,扰动识别,阻尼控制,解列控制,策略表控制,状态估计,实时动态监测,低频振荡检测 对单一曲线（功率、频率、电压幅值）的判断较成熟，可以给出振荡报警信息。 综合判断能力不足，不能估计出振荡源的位置 算法的可靠性和选择性需进一步提高： 不能误判，不能漏判 应尽快把告警信息传达到调度台上,实时动态监视,相对角度监视 初步实现了可视化，调度员可以清楚地看到厂站之间的相对角度 缺乏相对角度限制值的设定原则，缺乏调整相对角度的调

14、度指导规程，对相对角度与电网稳定的关系研究不足。,实时动态监视,联合状态估计 国内外均有多项研究成果，联合状态估计可以提高估计的速度，对估计的精度改善有限。 对国内调度运行的积极作用还不明显，是动态EMS的后台服务功能。,实时动态监视,WAMS互联 调度员应关心相邻电网或电网边界对侧的运行情况 开始进入工程实施阶段，是充分发挥WAMS优势的重要基础工作 新建WAMS主站应配置互联网关 通信速度可到50次/秒,仿真模型修正,已经实现仿真计算结果与实测结果比对 缺乏有效手段，指导运行方式人员修正仿真计算模型。多采用人工试凑的方法。 修正仿真计算模型是一个长期的工作，靠一两次故障实测是不能彻底解决问

15、题的。 应结合修正方法的发展，建立仿真模型修正工作的管理规范。,稳定控制,近期最有希望实现的是以抑制低频振荡的阻尼控制。 目前多停留在理论研究阶段，尚未出现系统化的工业实现方案。 应进行持续的深入研究，是WAMS生命力的最主要来源。,主 站 其 他,考核电网一次调频 三态数据整合 统一数据平台 现阶段，应多关注WAMS技术与解决电力系统稳定问题的关系，支撑作用的创新，让WAMS的应用研究自由充分发展。,标准化 PMU通信协议标准化，促进了PMU的推广使用 WAMS主站系统数据服务标准化，将促进WAMS主站应用技术的发展。,PMU的发展,PMU可能会逐步融入厂站监控系统中 特别是数字式CT和PT的发展，将推动厂站监控系统把“同步测量技术和相量测量技术”作为其支撑技术之一。 时钟同步性要求会普遍提高，对GPS信号的依赖问题将变得很突出，应寻找更安全的授时方式。 相量测量技术应研究解决暂态过程中的计算问题，可推动PMU技术应用于继电保护设备和安全稳定控制系统,谢 谢!,