LPS-700同步相量測(cè)量裝置

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書(shū)目

第1章LPS-700系統(tǒng)概述........................................................1

1.1LPS-700開(kāi)發(fā)背景.........................................................1

1.2LPS-700系統(tǒng)特點(diǎn).........................................................1

1.3LPS-700技術(shù)創(chuàng)新.........................................................2

1.4同步相量測(cè)量技術(shù).........................................................2

第2章PMU測(cè)量系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)概述...............................................4

2.1PMU測(cè)量系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)組成................................................4

2.2主站系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu).........................................................4

2.3PMU子站裝置體系結(jié)構(gòu)....................................................5

2.4通道接口及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).......................................................6

第3章LPS-700同步相量測(cè)量裝置的技術(shù)指標(biāo).....................................7

3.1LPS-700同步相量測(cè)量裝置功能.............................................7

3.2LPS-700同步相量測(cè)量裝置的技術(shù)條件......................................7

環(huán)境條件.....................................................................7

絕緣性能.....................................................................7

電磁兼容性...................................................................8

機(jī)械性能.....................................................................8

平安性能.....................................................................9

熱性能（過(guò)載實(shí)力）.............................................................9

輸出觸點(diǎn)容量.................................................................9

3.3LPS-700同步相量測(cè)量裝置的功能指標(biāo)......................................9

第4章LPS-700同步相量測(cè)量裝置原理..........................................11

4.1概述.....................................................................11

4.2LPS-700裝置硬件單元組成................................................11

4.3PMU裝置數(shù)據(jù)流.........................................................11

4.4PMU裝置的同步.........................................................12

4.5PMU裝置的測(cè)量數(shù)據(jù)類型.................................................12

4.6PMU裝置的穩(wěn)態(tài)（動(dòng)態(tài)）測(cè)量............................................12

4.7PMU裝置的暫態(tài)測(cè)量.....................................................12

4.8發(fā)電機(jī)功角8的測(cè)量原理..................................................13

第5章計(jì)算方法................................................................15

5.1軟件自適應(yīng)頻率跟蹤計(jì)算法................................................15

5.2相量計(jì)算.................................................................15

5.3序量計(jì)算.................................................................16

5.4高次諧波相量計(jì)算........................................................18

5.5功率及相角計(jì)算..........................................................18

5.6平均值計(jì)算..............................................................19

5.7突變量計(jì)算..............................................................19

5.8變更率（滑差）計(jì)算......................................................20

第6章LPS-700同步相量測(cè)量裝置的硬件部分....................................21

6.1裝置的結(jié)構(gòu)布局..........................................................21

6.2裝置的硬件結(jié)構(gòu)..........................................................22

6.3裝置的硬件組成...........................................................22

非智能插件..................................................................22

智能插件....................................................................23

第7章相量數(shù)據(jù)集中器PDC單元................................................27

7.1PDC相量數(shù)據(jù)集中器功能.................................................27

7.2PDC相量數(shù)據(jù)集中器性能.................................................27

技術(shù)參數(shù)....................................................................27

接線端子及前面板指示燈.....................................................28

7.3動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)文件名命名規(guī)則..................................................29

第8章通過(guò)彩色觸摸屏運(yùn)用裝置.................................................30

8.1概述.....................................................................30

8.2裝置面板................................................................30

主機(jī)面板包括...............................................................30

擴(kuò)展裝置面板燈.............................................................30

8.3觸摸屏...................................................................31

開(kāi)機(jī)界面....................................................................31

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示...............................................................32

定值整定界面...............................................................34

整組試驗(yàn)界面...............................................................38

異樣查詢界面...............................................................39

第9章通過(guò)本地工作站運(yùn)用裝置.................................................41

9.1本地監(jiān)視工作站概述......................................................41

9.2數(shù)據(jù)分析軟件............................................................42

9.3PMU模擬軟件...........................................................43

9.4客戶端軟件..............................................................44

9.4.1PDC軟件-LINUX版....................................................44

9.4.2主站監(jiān)控系統(tǒng)..........................................................44

數(shù)據(jù)分析軟件...............................................................51

9.4.4PMU模擬軟件...........................................................54

第10章LPS-700同步相量測(cè)量裝置暫態(tài)錄波說(shuō)明.................................55

10.1暫態(tài)數(shù)據(jù)文件名命名規(guī)則.................................................55

10.2記錄方式及采樣頻率.....................................................55

10.3錄波啟動(dòng)判據(jù)...........................................................56

電壓判據(jù)....................................................................56

電流判據(jù)....................................................................57

頻率判據(jù)....................................................................58

其它判據(jù)....................................................................59

關(guān)于長(zhǎng)期越限啟動(dòng)的說(shuō)明.....................................................59

第11章安裝調(diào)試...............................................................60

11.1裝置調(diào)試方法簡(jiǎn)介.......................................................60

11.2對(duì)測(cè)試儀器的要求.......................................................60

11.3裝置的一般檢驗(yàn).........................................................60

11.4運(yùn)行前檢查.............................................................61

第12章定貨與維護(hù)............................................................62

12.1運(yùn)行與維護(hù).............................................................62

12.2產(chǎn)品包裝...............................................................62

12.3運(yùn)輸條件...............................................................62

12.4貯存條件...............................................................62

12.5保修時(shí)間...............................................................62

12.6供應(yīng)成套性.............................................................62

12.7產(chǎn)品附件...............................................................63

12.8訂貨須知...............................................................63

附錄1:PMU裝置插件布置圖..................................................64

附錄2:屏后端子圖...........................................................65

第1章LPS-700系統(tǒng)概述

1.1LPS-700開(kāi)發(fā)背景

電力系統(tǒng)中兩種傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法都存在肯定的不足。故障錄波器記錄的原始波形的快速

暫態(tài)數(shù)據(jù)量太大，難以保存長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)，僅記錄故障前后短時(shí)間內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)，對(duì)于電網(wǎng)

中很多系統(tǒng)類型的故障不足以進(jìn)行分析；SCADA系統(tǒng)中慢速刷新的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)不能滿意電力

系統(tǒng)動(dòng)態(tài)狀態(tài)估計(jì)、低頻振蕩分析、故障分析的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)需求。

基于同步相量測(cè)量技術(shù)的廣域測(cè)量系統(tǒng)能在時(shí)、空、幅值三維坐標(biāo)下實(shí)時(shí)地、并且同步

地觀測(cè)系統(tǒng)全局的動(dòng)態(tài)過(guò)程，彌補(bǔ)了現(xiàn)有EMS/SCADA系統(tǒng)和數(shù)字故障錄波系統(tǒng)的不足，

同時(shí)也為電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控供應(yīng)了最干脆的技術(shù)手段，是電力系統(tǒng)平安穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

的重大基礎(chǔ)設(shè)施。它是由相量測(cè)量單元PMU(PhaseMeasurementUnits),相量數(shù)據(jù)集中器

PDC(PhaseDataConcentrator),分析與應(yīng)用中心AAC(AnalysisandApplicationCentre)以及作

為其基礎(chǔ)的高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)定位(時(shí)間和空間)的全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)

GPS(GlobalPositioningSystem)等5部分組成。

分布于廣域電網(wǎng)各處的PMU同步測(cè)量各站點(diǎn)(電廠和變電站)的相量數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)發(fā)送

至上級(jí)主站，它是WAMS(Wide-AreaMeasurementSystem)的核心。其最大價(jià)值在于傳送相

量數(shù)據(jù)，真實(shí)、實(shí)時(shí)地對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)進(jìn)行廣域測(cè)量。PMU在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用不僅為解

決電網(wǎng)平安穩(wěn)定問(wèn)題，提高電網(wǎng)動(dòng)態(tài)平安水平和防止大停電事故供應(yīng)了新的技術(shù)途徑；同時(shí)

PMU裝置采集的同步數(shù)據(jù)也為電力系統(tǒng)在線應(yīng)用領(lǐng)域中的分析、限制功能的探討開(kāi)發(fā)供應(yīng)

了新的數(shù)據(jù)源。

1.2LPS-700系統(tǒng)特點(diǎn)

江蘇華瑞泰科技股份有限公司，依托多年電力系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)閱歷和雄厚的開(kāi)發(fā)人

才優(yōu)勢(shì)，勝利研制出LPS-700型全局相量同步測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)是按《電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，在華瑞泰穩(wěn)定限制產(chǎn)品及系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的新一代數(shù)字電力系統(tǒng)實(shí)

時(shí)計(jì)算平臺(tái)。它以電力系統(tǒng)各種電壓等級(jí)的廠站(子站)為數(shù)據(jù)源，用最前沿的、先進(jìn)的IT

技術(shù)(電子技術(shù)，通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù))將其同步采集并實(shí)時(shí)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，為電力

計(jì)算及限制供應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。整套系統(tǒng)是基于全局、應(yīng)用、前沿技術(shù)、以及行業(yè)積累的設(shè)計(jì)，

主要有以下特點(diǎn)：

1.性能指標(biāo)最高的配置

?采樣密度高：9600Hz（192點(diǎn)/周波）；

?快速存儲(chǔ)、傳輸數(shù)據(jù)：10ms基本間隔；

?子站裸機(jī)方式（無(wú)操作系統(tǒng)）下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，并采納實(shí)時(shí)性極強(qiáng)的UDP協(xié)議，探

究解決了PMU用于全局限制和愛(ài)護(hù)的技術(shù)障礙之一；

?精確推斷低頻振蕩；

?精確補(bǔ)償裝置內(nèi)PT、CT及濾波電路的相位延遲；

?采納新的IEEEStdC37.118-2024規(guī)約；

?理論相量取在相量計(jì)算時(shí)間窗的中點(diǎn)；

2.軟件自適應(yīng)頻率跟蹤計(jì)算法

采納獨(dú)有的軟件跟頻新算法，保證了相量在任何頻率（20?200Hz）下計(jì)算的精確性，

可以徹底消退基頻波動(dòng)引起的計(jì)算誤差，能在任何頻率下精確計(jì)算出當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的基波重量、

序重量和諧波重量。

1.3LPS-700技術(shù)創(chuàng)新

采納獨(dú)特的高精度光纖自同步技術(shù)方法，為PMU在實(shí)時(shí)限制領(lǐng)域的應(yīng)用供應(yīng)了可行性。

1.基于2M光纖通信和高密度門陣列技術(shù)，而不依靠于GPS接收裝置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離采樣

時(shí)鐘的同步技術(shù)。其原理是通過(guò)精確計(jì)算對(duì)時(shí)報(bào)文在光纖中的傳輸時(shí)間，同步被對(duì)時(shí)站

的采樣脈沖上升沿。同步精度〈0.050US,開(kāi)機(jī)同步時(shí)間＜3ms/100km。計(jì)算和同步過(guò)程

完全由高密度門陣列CPLD組成的硬件完成。

2.鑒于目前還沒(méi)有對(duì)不同地點(diǎn)的GPS秒脈沖精確性進(jìn)行測(cè)量和校準(zhǔn)的手段。利用電力系

統(tǒng)的光纖通信網(wǎng)結(jié)合光纖自同步技術(shù)，為測(cè)量異地GPS的同步精度供應(yīng)了可能性。同

時(shí)也為區(qū)域性的不依靠GPS同步技術(shù)供應(yīng)了可能性。

1.4同步相量測(cè)量技術(shù)

電力系統(tǒng)常見(jiàn)的正弦電壓和電流均可以表示為相量。例如電壓信號(hào)

“=JEUcos（2乃/+。）表示成相量形式為：U=Uejv（如圖1-1所示）。

u=、2Ucos{2.71ft+0)U=Ue，"

圖1-1瞬時(shí)量轉(zhuǎn)化為相量

GPS為電力系統(tǒng)供應(yīng)了全網(wǎng)統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào),定時(shí)精度可達(dá)ns級(jí)。借助GPS時(shí)鐘信號(hào),

可以在各廠站構(gòu)造以余弦函數(shù)4=50Hz的參考相量,其它相量都與參考相量比較，得到“肯

定”相角。經(jīng)過(guò)通信系統(tǒng)傳輸，異地相量按時(shí)標(biāo)綜合在一起，削去共同的參考相量就得到“相

對(duì)”相角（如圖l-2）o

1-2同步相量測(cè)量原理

第2章PMU測(cè)量系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)概述

2.1PMU測(cè)量系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)組成

整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)由測(cè)量站或參考站（子站）、調(diào)度中心站（主站）、遠(yuǎn)程通信網(wǎng)組成。

圖2-1LPS-700系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

LPS-700裝置安裝于PMU子站，采納9600Hz的采樣速率，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各種實(shí)時(shí)

運(yùn)行信息。并通過(guò)100M以太網(wǎng)可向多個(gè)主站實(shí)時(shí)傳送全部采集到的同步信息，為主站端觀

測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，記錄電壓失穩(wěn)、低頻振蕩等動(dòng)態(tài)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)平安預(yù)警供應(yīng)數(shù)據(jù)

支撐，進(jìn)而逐步實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)限制分析等高級(jí)應(yīng)用。

2.2主站系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

主站是安裝在電力系統(tǒng)調(diào)度中心，用于接收、管理、存儲(chǔ)、分析、告警、決策和轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)

態(tài)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其主要功能包括：接收、管理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)源自子站的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù),

對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、告警、分析、決策等；主站之間交換實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，并與

調(diào)度中心EMS系統(tǒng)及平安自動(dòng)限制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

監(jiān)控管理機(jī)

客戶機(jī)I客戶機(jī)2

客戶機(jī)N（Windows系統(tǒng)）

事務(wù)處理網(wǎng)。

jUOOOMEthernet^卜■1000M/100M以太網(wǎng)八1000MEthernet八

交換機(jī)

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)處理機(jī)1數(shù)據(jù)處理機(jī)N數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)

文件服務(wù)斯「磁盤陣列r

Web服務(wù)器（Windou's\Linux）(WindowsUJnuxI

（雙網(wǎng)卡Linux系統(tǒng)）監(jiān)控管理機(jī)

（Linux系統(tǒng)）

1000M/100M以太網(wǎng)

交換機(jī)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)

1000MEthernet1000MEthernet

（千給

PDC相位柒中器

（雙網(wǎng)卡）

PMU數(shù)據(jù)采集網(wǎng)

（百兆光纖）（百兆光纖）（百兆光纖）

以太轉(zhuǎn)以太轉(zhuǎn)以太轉(zhuǎn)

光纖裝翼1光纖裝置2光纖裝翼】5

圖2-2同步相量測(cè)量系統(tǒng)主站體系結(jié)構(gòu)

2.3PMU子站裝置體系結(jié)構(gòu)

PMU子站LPS-700裝置依據(jù)模擬量或開(kāi)關(guān)量信息的采集，形成電壓相角信息，調(diào)度依

據(jù)各子站的相量數(shù)據(jù)得出系統(tǒng)的慣性中心，或得到相對(duì)于參考站功角信息，并自上而下地供

應(yīng)各樞紐變電站同慣性中心的相角差、或相對(duì)于參考站的功角信息，以作為調(diào)度人員對(duì)系統(tǒng)

穩(wěn)定性分析推斷的參考量。

LPS-700裝置同時(shí)具備完備的暫態(tài)錄波的功能，全部變電站/發(fā)電廠所需的觸發(fā)方式都

集成在裝置中，可以做到在系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)能完整記錄系統(tǒng)擾動(dòng)發(fā)生后暫態(tài)及動(dòng)態(tài)過(guò)程各階

段的系統(tǒng)電參量變更過(guò)程。

LPS-7OO裝置具有下列主要功能：

1.功角測(cè)量

裝置以9600Hz的頻率進(jìn)行采樣，在每一采樣脈沖的上升沿裝置同步鎖存測(cè)量安裝飾的

三相基波電壓、三相基波電流、頻率和開(kāi)關(guān)狀態(tài)，形成數(shù)據(jù)的時(shí)間斷面，并在下一次采樣脈

沖的上升沿到來(lái)前將全部量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量供裝置的其他功能模塊處理。

2.帶時(shí)標(biāo)傳送

子站對(duì)模擬量或開(kāi)關(guān)量信息進(jìn)行采集、并進(jìn)行電壓相角測(cè)量，將測(cè)量信息打上時(shí)標(biāo)，向

主站端傳送?？山邮照{(diào)度端計(jì)算系統(tǒng)的慣性中心向各子站傳送相應(yīng)的參考功角信息。

3.故障錄波及分析

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生大的擾動(dòng)，如系統(tǒng)發(fā)生短路、系統(tǒng)搖擺(包括低頻振蕩、次同步振蕩)時(shí)，

進(jìn)行啟動(dòng)錄波，同時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)相角和電壓正序重量進(jìn)行記錄，并可在故障后對(duì)所記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)

行分析。子站具有對(duì)本子站的故障過(guò)程進(jìn)行重演，并對(duì)各模擬量的正、負(fù)、零序重量進(jìn)行分

析，形成故障報(bào)告的功能。子站向主站發(fā)送故障報(bào)告信息等。主站能對(duì)各子站的故障過(guò)程進(jìn)

行重演，并進(jìn)行分析，形成總故障報(bào)告。

2.4通道接口及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

LPS-700功角測(cè)量裝置的測(cè)量信息通過(guò)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)送到調(diào)度端。

各子站的LPS-700功角測(cè)量裝置經(jīng)隔離裝置通過(guò)以太網(wǎng)接入本站的交換機(jī)，各子站內(nèi)

的交換機(jī)為電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，功角測(cè)量系統(tǒng)由各子站內(nèi)的交換機(jī)及相應(yīng)的子

站、主站系統(tǒng)形成一個(gè)功角測(cè)量系統(tǒng)ATM實(shí)時(shí)虛網(wǎng)。與ATM網(wǎng)絡(luò)的接口采納IEEEStd

1344-1995(R2023)、IEEEStdC37.118-2024應(yīng)用層規(guī)約及TCP/IP傳輸規(guī)約，通過(guò)以太網(wǎng)接

入至各子站內(nèi)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)。在調(diào)度端，調(diào)度中心的處理機(jī)通過(guò)所配置的路由

器交換機(jī)經(jīng)10/100M網(wǎng)絡(luò)口接入ATM網(wǎng)。

功角測(cè)量系統(tǒng)的傳輸特性滿意下列網(wǎng)絡(luò)要求：

LPS-700裝置通過(guò)I00M以太網(wǎng)接口和IEEEStd1344-1995(R2023)、IEEEStd

C37.118-2024規(guī)約，從數(shù)據(jù)管道向主站傳送實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)、裝置的狀態(tài)信息

以及裝置發(fā)出的懇求信息。同時(shí)可以從吩咐管道接收主站下達(dá)的吩咐。裝置的數(shù)據(jù)集中器

PDC可以擴(kuò)展多個(gè)100M以太網(wǎng)接口并配有相應(yīng)的多個(gè)應(yīng)用進(jìn)程與4-16個(gè)主站進(jìn)行數(shù)據(jù)通

信且互不干擾。

第3章LPS-700同步相量測(cè)量裝置的技術(shù)指標(biāo)

3.1LPS-700同步相量測(cè)量裝置功能

裝置的主要功能：

1.采納接受GPS、北斗等衛(wèi)星時(shí)鐘信號(hào)或光纖高速自同步信號(hào)，為系統(tǒng)的同步采集供應(yīng)

時(shí)鐘基準(zhǔn)。

2.高速采集各通道信號(hào)，計(jì)算出三相電壓電流相量、序量值、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等。

3.采納干脆法測(cè)量發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)角度和功角，計(jì)算出內(nèi)電勢(shì)相量值。

4.通過(guò)以太網(wǎng)，采納IEEEStd1344-1995、IEEEStdC37.118-2024、《電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)

測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)約，向數(shù)據(jù)集中器發(fā)送帶時(shí)標(biāo)的相量值。

5.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳，支持一發(fā)多收，可同時(shí)與多個(gè)主站實(shí)時(shí)通信；

6.按100Hz間隔保存實(shí)時(shí)相量值，可保存15天的相量值。

7.具備暫態(tài)錄波功能，可完成故障錄波的功能。按9600Hz高速采樣，錄波存盤數(shù)據(jù)符合

ANSI/IEEEC37.111-1999(COMTRADE)的要求記錄故障數(shù)據(jù)。

3.2LPS-700同步相量測(cè)量裝置的技術(shù)條件

3.2.1環(huán)境條件

裝置在以下環(huán)境條件下能正常工作：

工作環(huán)境溫度：-10℃?+55℃,運(yùn)輸中短暫貯存環(huán)境溫度-25℃?+70℃,在極限值下不施

加激勵(lì)量，裝置不出現(xiàn)不行逆的變更，溫度復(fù)原后，裝置應(yīng)能正常工作；

相對(duì)濕度：最濕月的月平均最大相對(duì)濕度為90%,同時(shí)該月的月平均最低溫度為25c且表

面無(wú)凝露；

大氣壓力：80kPa?UOkPa。

3.2.2絕緣性能

絕緣電阻：各電路分別與地(即外殼或外露的非帶電金屬零件)之間，溝通電流電路與溝通

電壓電路之間，溝通電路與直流電路之間，用開(kāi)路電壓為500V的測(cè)試儀器測(cè)定其絕緣電阻

值不小于100MQ,濕熱條件下不小于1.5MC。

介質(zhì)強(qiáng)度：

1.產(chǎn)品能承受表3-1所示的耐壓試驗(yàn)，無(wú)擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。

2.出廠檢驗(yàn)時(shí)，允許試驗(yàn)歷時(shí)縮短為Is,但此時(shí)試驗(yàn)電壓值應(yīng)提高10%。

表3-1耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)部位耐壓水平（工頻，lmin）

溝通電路對(duì)地2KV

溝通電流和電壓電路之間2KV

直流電源電路（包括逆變電源輸入端及各開(kāi)出觸點(diǎn)）

2KV

對(duì)地

溝通和直流電路之間2KV

24V電路（包括開(kāi)入24V電源及全部開(kāi)入端子）對(duì)地1KV

沖擊電壓：

1.產(chǎn)品的各電路分別與地（即外殼或外露的導(dǎo)電件）之間，以及溝通電流電路與溝通電壓電

路之間，能承受標(biāo)準(zhǔn)雷電波的短時(shí)沖擊電壓檢驗(yàn)，檢驗(yàn)電壓的峰值為5kV。

2.承受沖擊電壓后，產(chǎn)品主要性能指標(biāo)符合本標(biāo)準(zhǔn)的要求，在檢驗(yàn)過(guò)程中，允許出現(xiàn)不導(dǎo)

致絕緣損壞的閃絡(luò)，假如出現(xiàn)閃絡(luò)，則應(yīng)復(fù)查絕緣電阻及介質(zhì)強(qiáng)度，此時(shí)介質(zhì)強(qiáng)度檢驗(yàn)

電壓值為規(guī)定值的75%。

3.2.3電磁兼容性

衰減振蕩波脈沖群抗擾度：裝置能承受GB/T14598.13（eqvIEC60255-22-1）規(guī)定的1MHz

和100kHz脈沖群干擾試驗(yàn)（第一半波電壓幅值共模為2.5kV,差模為IkV）。

靜電放電抗抗擾度：裝置能承受GB/T14598.14（idtIEC60255-22-2）規(guī)定的III級(jí)（接觸放

電6kV）靜電放電干擾試驗(yàn)。

輻射電磁場(chǎng)抗擾度：裝置能承受GB/T14598.9（idtIEC60255-22-3）規(guī)定的HI級(jí)（10V/m）

的輻射電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn)。

快速瞬變抗擾度：裝置能承受GB/T14598.10（idtIEC60255-22-4）規(guī)定的IV級(jí)（通信端口2

kV,其它端口4kV）的快速瞬變干擾試驗(yàn)。

浪涌（沖擊）抗擾度：裝置應(yīng)能承受GB/T17626.5規(guī)定的W級(jí)的浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)。

射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)抗擾度：裝置應(yīng)能承受GB/T17626.6規(guī)定的HI級(jí)的射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)抗

擾度試驗(yàn)。

3.2.4機(jī)械性能

振動(dòng)：裝置能承受GB/T11287（idtIEC60255-21-1）規(guī)定的I級(jí)振動(dòng)響應(yīng)和振動(dòng)耐受試驗(yàn)。

沖擊和碰撞：裝置能承受GB/T14537（idtIEC60255-21-2）規(guī)定的I級(jí)沖擊響應(yīng)和沖擊耐受

試驗(yàn)，以及I級(jí)碰撞試驗(yàn)。

3.2.5平安性能

裝置符合GB16836規(guī)定的外殼防護(hù)等級(jí)不低于IP20、平安類別為I類。

3.2.6熱性能（過(guò)載實(shí)力）

1.溝通電流回路：在2倍額定電流下連續(xù)工作，10倍額定電流下允許10s,40倍額定電流

下允許1s；

2.溝通電壓回路：2倍額定電壓下允許連續(xù)工作。

3.2.7輸出觸點(diǎn)容量

電壓不大于250V、電流不大于0.5A、時(shí)間常數(shù)L/R為（5±0.75）ms的直流有感負(fù)荷回路

中，觸點(diǎn)斷開(kāi)容量為30W,長(zhǎng)期允許通過(guò)電流不大于3A。

3.3LPS-700同步相量測(cè)量裝置的功能指標(biāo)

表3-2輸入信號(hào)

序號(hào)名稱范圍精度備注

1模擬量96路可擴(kuò)展

2開(kāi)關(guān)量路數(shù)256路可擴(kuò)展

3溝通額定電壓Un（有效值）0.5V-140VW0.2%Umax

4溝通測(cè)量電流In（有效值）0.001-1.4InW0.2%Imax1.4A/7A可選

5溝通愛(ài)護(hù)電流In（有效值）0.01In?201nW5%啟動(dòng)值20A/100A可選

溝通電流最大過(guò)載倍數(shù)/持續(xù)

640倍/Is

時(shí)間（注1）

0?75mV/5V/300V

7直流信號(hào)輸入范圍/750V；W0.2%最大值

4?20mA可選

*注1：施加1.2Un裝置可持續(xù)工作；施加21n裝置可持續(xù)工作；施加10In持續(xù)10s；施加

40In持續(xù)1s后無(wú)絕緣損壞。

表3-3采樣指標(biāo)

采樣速率9600Hz

同步采樣誤差Wlus

采樣精度16Bits

開(kāi)關(guān)量辨別率WO.1ms

表3-4記錄容量

嵌入式硬盤200GB

相量存盤速率lOOHz/s

相量數(shù)據(jù)保存天數(shù)存儲(chǔ)最近15天，循環(huán)刷新

暫態(tài)數(shù)據(jù)記錄文件保存數(shù)量3000個(gè)以上

第4章LPS-700同步相量測(cè)量裝置原理

4.1概述

LPS-700型PMU測(cè)量系統(tǒng)由同步相量測(cè)量裝置、PDC相量數(shù)據(jù)集中器及本地監(jiān)控工作

站等三部分硬件組成，并通過(guò)軟件形成裝置內(nèi)部的數(shù)據(jù)流和各部分之間的數(shù)據(jù)流。

圖4-1LPS-700同步向量測(cè)量系統(tǒng)硬件組成

4.2LPS-700裝置硬件單元組成

授時(shí)同步時(shí)鐘單元：產(chǎn)生各部分被PPS同步的時(shí)鐘脈沖。

相量同步采集單元：進(jìn)行模擬量、直流量、開(kāi)關(guān)量、內(nèi)電勢(shì)的A/D轉(zhuǎn)換及計(jì)算。

相量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元：本地暫態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

相量數(shù)據(jù)傳輸單元：向PDC在線發(fā)送動(dòng)態(tài)相量數(shù)據(jù)及離線暫態(tài)數(shù)據(jù)。

相量數(shù)據(jù)集中器PDC：接收并存儲(chǔ)相量測(cè)量裝置的相量數(shù)據(jù)并向多個(gè)數(shù)據(jù)中心站發(fā)送相量

數(shù)據(jù)。

本地監(jiān)控工作站：對(duì)裝置工作狀況的顯示及設(shè)置。

4.3PMU裝置數(shù)據(jù)流

104Hs實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)流：各采集單元均以9600Hz采集數(shù)據(jù)并緩存。

10ms實(shí)時(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)流：匯合各采集單元的全部采集數(shù)據(jù)完成計(jì)算并緩存，形成10ms動(dòng)態(tài)

數(shù)據(jù)。

10ms傳送動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)流：將緩存的10ms動(dòng)態(tài)相量數(shù)據(jù)通過(guò)100M以太網(wǎng)口輸出。

暫態(tài)數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)流：將存儲(chǔ)的故障信息暫態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)100M以太網(wǎng)口輸出。

4.4PMU裝置的同步

GPS秒脈沖同步測(cè)量時(shí)鐘，以測(cè)量時(shí)鐘再同步采樣時(shí)鐘、開(kāi)入量采集時(shí)鐘、計(jì)算時(shí)鐘、

推斷時(shí)鐘及數(shù)據(jù)傳輸時(shí)鐘。

4.5PMU裝置的測(cè)量數(shù)據(jù)類型

?溝通模擬量類型：母線三相電壓及正序相量、線路三相測(cè)量電流及正序相量、線路三相

愛(ài)護(hù)電流、線路有功、線路無(wú)功、機(jī)端三相電壓、機(jī)端三相電流。

?開(kāi)關(guān)輸入量類型：接入母線的刀閘位置信號(hào)用于母線切換以及發(fā)電機(jī)端等開(kāi)關(guān)量信號(hào)。

?頻率量類型

?直流輸入量類型（4-20mA）：勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流、調(diào)速系統(tǒng)信號(hào)、AGC信號(hào)、AVC

信號(hào)。

?鑒相與內(nèi)電勢(shì)角度類型

?發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速類型

4.6PMU裝置的穩(wěn)態(tài)（動(dòng)態(tài)）測(cè)量

在同步時(shí)鐘下同一時(shí)刻裝置完成全部采集量的采集及計(jì)算。

1.10ms穩(wěn)態(tài)PMU相量數(shù)據(jù)的生成

2.10ms穩(wěn)態(tài)PMU相量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

3.10ms、20ms、40ms間隔穩(wěn)態(tài)PMU相量數(shù)據(jù)的傳送

4.裝置上的文件存儲(chǔ)系統(tǒng)

5.數(shù)據(jù)集中器PDC上的文件存儲(chǔ)系統(tǒng)

6.裝置上的PMU數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約格式

7.裸機(jī)UDP實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議

8.離線調(diào)?。▊魉停v史PMU數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議格式

9.1分鐘數(shù)據(jù)文件規(guī)定

10.參考相量的接收及應(yīng)用

4.7PMU裝置的暫態(tài)測(cè)量

1.1042的A/D暫態(tài)數(shù)據(jù)流

2.暫態(tài)數(shù)據(jù)的啟動(dòng)記錄

3.暫態(tài)數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間長(zhǎng)度：A段+B段，時(shí)間可達(dá)5秒

4.暫態(tài)數(shù)據(jù)的記錄密度：A段+B段全部104g間隔密集采集及記錄

5.暫態(tài)數(shù)據(jù)的啟動(dòng)定值

6.暫態(tài)數(shù)據(jù)的處于長(zhǎng)期越限的處理

7.設(shè)置多數(shù)據(jù)存儲(chǔ)緩沖區(qū)應(yīng)對(duì)連續(xù)故障的暫態(tài)數(shù)據(jù)記錄

8.暫態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)緩沖區(qū)到本地硬盤永久存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)搬移

9.暫態(tài)數(shù)據(jù)接近無(wú)限的硬盤永久存儲(chǔ)量

10.暫態(tài)數(shù)據(jù)硬盤文件的命名形式

11.暫態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及傳輸?shù)腃omtrade數(shù)據(jù)格式

12.離線調(diào)?。▊魉停簯B(tài)記錄數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議格式

13.故障信息分析軟件

4.8發(fā)電機(jī)功角3的測(cè)量原理

發(fā)電機(jī)功角3是發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)Eq與機(jī)端電壓之間的夾角，它反映了同步發(fā)電機(jī)的出

力大小，同時(shí)也是衡量系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)是否同步運(yùn)行的干脆標(biāo)記，對(duì)于功角穩(wěn)定判別、區(qū)域

間低頻振蕩監(jiān)測(cè)有著重要作用。

LPS-700裝置中為測(cè)量功角6特地配置有內(nèi)電勢(shì)測(cè)量插件，本插件采納鑒相脈沖與機(jī)端

電壓的方法測(cè)得發(fā)電機(jī)功角8。原理如下：

內(nèi)電勢(shì)Eq

圖4-2發(fā)電機(jī)功角測(cè)量原理圖

圖中：

Eq--發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)

U--發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓

6--發(fā)電機(jī)功角

o--鑒相脈沖矢量始終領(lǐng)先內(nèi)電勢(shì)Eq常數(shù)角0

鑒相脈沖的產(chǎn)生：在發(fā)電機(jī)的大軸上安裝一個(gè)齒輪，整個(gè)齒輪只有一個(gè)齒，在齒輪邊上

固定一個(gè)電渦流傳感器，當(dāng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，電渦流傳感器感應(yīng)出一個(gè)脈沖，該脈沖信號(hào)

即為鑒相脈沖。鑒相脈沖上升沿之間的角度為360°。

鑒相脈沖與內(nèi)電勢(shì)之間的角度0為固定的，而內(nèi)電勢(shì)與機(jī)端電壓之間的角度為發(fā)電機(jī)功

角6,該功角3與發(fā)電機(jī)的出力有關(guān)，當(dāng)發(fā)電機(jī)的出力為0時(shí)，即滿意以下三個(gè)條件時(shí)：

發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速；

已給發(fā)電機(jī)供應(yīng)勵(lì)磁電壓，此時(shí)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為額定電壓；

發(fā)電機(jī)還沒(méi)有同期合閘。

此時(shí)功角為0,即機(jī)端電壓U與內(nèi)電勢(shì)Eq之間的角度為0。此時(shí)的機(jī)端電壓與鑒相脈

沖上升沿之間的角度即為鑒相脈沖上升沿與內(nèi)電勢(shì)Eq常數(shù)角該角度可由發(fā)電機(jī)功角

采集插件（內(nèi)電勢(shì)測(cè)量插件）自動(dòng)獲得，并做為定值保存到EEPROM中。該角度發(fā)電機(jī)運(yùn)

行過(guò)程中（發(fā)電機(jī)脫離空載狀態(tài)后）不再修改，自動(dòng)閉鎖。角的校準(zhǔn)功能。

在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，只需獲得機(jī)端電壓與鑒相脈沖上升沿之間的角度后，再減去常數(shù)

角。，即為發(fā)電機(jī)功角8。

第5章計(jì)算方法

5.1軟件自適應(yīng)頻率跟蹤計(jì)算法

采納頻率跟蹤技術(shù)，是軟件跟頻計(jì)算的新方法，可以徹底消退基頻波動(dòng)引起的計(jì)算誤差,

能在任何頻率下精確計(jì)算出當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的基波重量、序重量和諧波重量。

以下公式都是基于自適應(yīng)頻率跟蹤相量算法。

5.2相量計(jì)算

以下全部計(jì)算均采納軟件跟頻付氏算法計(jì)算各通道相量。

相量的數(shù)字表示：

Ae,。=Acos。+jAsine

余弦基波重量的定義：xi（r）=Acosco\tcos-Asinco\tsin（p

xi（z）=a\cosa）\t-b\sinco\t

則：QI=ACOS0

b\=Asin

電壓相量的實(shí)部：

=Vw（4）xcos—

24tT24

電壓相量的虛部：

t7z=-^-Vw（*）xsin—Z:

24tr24

電壓有效值:

U=slUr2+Ui2

電流相量的實(shí)部:

v乙24.27r.

lr-——〉“幻xcos——k

24￡24

電流相量的虛部:

〃=—2^W，(*)xsin二女

24￡24

電流有效值：

/="正+〃2

5.3序量計(jì)算

1.正序相量

正序電壓的實(shí)部：

3Uir=Uar--(Ubr+Ucr)--(Ubi-Uci)

22

虛部：

3Uii=Uai--(Ubi+Uci)+—(Ubr-Ucr)

22

有效值：

3Ui=J(3Sr)2+(3Si)2

正序電流的實(shí)部：

3/ir=Iar-；(Ibr+Icr)-^^(lbi-Ici)

虛部：

3/iz=lai-—{Ibi+lei)+^-{Ibr-ler)

22

有效值：

3八=J(3/ir)2+(3〃)2

2.用線電壓計(jì)算正序電壓相量

正序電壓的實(shí)部：

3U1r=Uacr--Uber-Ubci

22

虛部:

Uti=Uaci--Ubci+Uber

22

有效值：

3S=J(3U/)2+(3Si)2

3.負(fù)序相量：

負(fù)序電壓的實(shí)部：

?G

3U”=Uar一一(Ubr+Ucr)+—(Ubi-Uci)

22

虛部：

3U2i=Uai--(Ubi+Uci)--(Ubr-Ucr)

22

有效值：

3S=J(3U2r)2+(3Si)2

負(fù)序電流的實(shí)部：

3hr=lar-g(Ibr+1er)+lei)

虛部：

3hi=lai~—(lbi+lei)-^-{Ibr-Icr)

22

有效值：

3/2=J(3/2r)2+(3/22)2

4.用線電壓計(jì)算負(fù)序電壓相量：

負(fù)序電壓的實(shí)部：

3U”=Uabr+—Ubcr+Ubci

22

虛部：

3/72/=Uabi+—Ubci-Uber

22

有效值:

302=J(3U2r)2+(3。2。2

5.零序相量

零序電壓的實(shí)部：

3U0r=(U“+tAr+U'r)

虛部：

3U”=(",?+5,+")

有效值：

3Uo=J(3Uor)2+(3Uoi)2

零序電流的實(shí)部：

31Or=(Iar+Ibr+Icr)

虛部：

31()i=(lai+lhi+Ici)

有效值：

3Zo=7(3Zor)2+(3/o/)2

5.4高次諧波相量計(jì)算

n次諧波的相量計(jì)算公式:

實(shí)部：

Xm=VX(A)XCOS/?—Z:

24￡N

虛部:

\[2昌2〃

Xin------Vx(k)xsinn——k

24trN

有效值：

X〃=J(XmD+(X加0

5.5功率及相角計(jì)算

視在功率：S=P+jQ=UxI*=Urxlr+Uixli+j(UixIr-Urxli)

有功功率：P=UrxIr+UixIi

P=(Uarxlar+Uaixlai)+(Ubrxlbr+UhixIhi)+(Ucrxler+UcixIci)

P=(Uahrxlar+Uabixlai)-(JJhcrxIcr+UhcixIci)

無(wú)功功率：Q=UixIr-UrxIi

Q=(Uaixlar-Uarxlai)+(UbixIbr—Ubrxlbi)+(UcixIcr-UcrxIci)

Q=(Uabixlar-Uahrxlai)—(UbcixIcr-Uberx/ci)

相角：|P|<|Q|時(shí)，e=arc/g用；

IPI

PVQI時(shí),(p=90°-arctg

IQI

當(dāng)P=Q=0,則夕=0

P>0,Q>0時(shí)，0為第I象限,

P<0,Q>0時(shí)，。為第H象限,

P<0,Q<0時(shí)，e為第HI象限,

P>0,Q<0時(shí)，夕為第IV象限。

5.6平均值計(jì)算

直流量計(jì)算采納平均值計(jì)算的方法。采納每10ms內(nèi)的連續(xù)96個(gè)采樣點(diǎn)的平均值作為

直流量的值。.

5.7突變量計(jì)算

電壓突變量：YU=Uu）-U（m

電流突變量：V/=/“）一/（,-loo””）

零序電壓突變量：Vf/O—U0（/）~Uo（t-100m.v）

零序電流突變量：v/o=/o（r）—/o“-ioo必）

注：突變量為有符號(hào)數(shù)。

5.8變更率（滑差）計(jì)算

頻率變更率：

df/dt={f?）-f（t-ioo?is））/1OOnw

電壓變更率：

du/dt-（?（（）—u（t-loo?））/100ms

注：變更率為有符號(hào)數(shù)。

第6章LPS-700同步相量測(cè)量裝置的硬件部分

6.1裝置的結(jié)構(gòu)布局

LPS-700測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)如下圖所示，從上到下依次為多功能機(jī)箱、彩色觸摸屏主機(jī)箱、

AC插件機(jī)箱。全部裝置安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)。機(jī)柜為全封閉結(jié)構(gòu)，在機(jī)柜前邊設(shè)有密封

玻璃門，以削減灰塵污染。裝置的進(jìn)出線由柜底進(jìn)出，全部引線通過(guò)機(jī)柜內(nèi)端子排轉(zhuǎn)接。

PMU測(cè)量裝置

內(nèi)含：

PDC相量數(shù)據(jù)集中器

本地監(jiān)控工作站

內(nèi)含：

管理CPU插件

錄波CPU插件

采集CPU插件

開(kāi)入集中插件

內(nèi)含：

溝通輸入插件

直流調(diào)理插件

直流輸出插件

圖6-1LPS-700同步相量測(cè)量裝置屏體布置圖

6.2裝置的硬件結(jié)構(gòu)

圖6-2LPS-700同步相量測(cè)量裝置硬件結(jié)構(gòu)

6.3裝置的硬件組成

硬件包含兩種類型插件：非智能插件和智能插件。

6.3.1非智能插件

不含CPU,主要用于信號(hào)轉(zhuǎn)換及供應(yīng)電源

一共有5種非智能插件，它們?yōu)闇贤ú寮?、直流調(diào)理插件、低壓開(kāi)入隔離插件、電源插

件、邏輯插件。分別介紹如下:

1.溝通插件(AC-8201)

每個(gè)溝通插件共有12個(gè)溝通量變換器(12路可隨意指定為電壓或電流)，用于將二次

溝通信號(hào)(三相電壓、三相電流)隔離變換為小電壓信號(hào)，輸入給采集插件。轉(zhuǎn)化兩種信號(hào):

1)將現(xiàn)場(chǎng)的二次溝通電壓TV信號(hào)(額定值57.7V)0?140V轉(zhuǎn)化為0?3.53V

2)將現(xiàn)場(chǎng)的二次溝通電流測(cè)量TA信號(hào)(額定電流5A)0?7A轉(zhuǎn)化為0?3.53V

3)將現(xiàn)場(chǎng)的二次溝通電流愛(ài)護(hù)TA信號(hào)(額定電流5A)0~100A轉(zhuǎn)化為0?3.53V

2.直流調(diào)理插件(TMP-8001)

將現(xiàn)場(chǎng)的直流輸入信號(hào)(0?75mV/5V/300V/750V；4?20mA)轉(zhuǎn)換為0?5V的直流信

號(hào)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)為雙極性輸入，變換后的信號(hào)再經(jīng)隔離放大器后，變換成共地。?

5V信號(hào)，輸入給采集插件。

3.低壓開(kāi)入隔離插件(DI-7204)

供應(yīng)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)入激勵(lì)源為直流220V或直流U0V?？紤]到高壓信號(hào)不能干脆進(jìn)入采集

插件，現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)需經(jīng)過(guò)高壓開(kāi)入隔離插件，轉(zhuǎn)換成24V低壓開(kāi)入信號(hào)。該高壓開(kāi)入隔離

插件具有施密特特性，當(dāng)有高電壓電平Ue輸入時(shí)，高電平須要＞70%Ue；當(dāng)從高電平變?yōu)?/p>

低電平常，低電平為＜30%Ue,這樣可以有效防止外部開(kāi)入信號(hào)接觸不良引起的電平抖動(dòng)。

4.電源插件(POW-6002)

輸入為直流220V或溝通110V,輸出為