PMU接入规范之令狐文艳创作.docx

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PMU接入规范之令狐文艳创作

华中电网PMU接入规范

令狐文艳

2010年2月

前言3

1.适用范围4

2.术语与定义4

3.总体原则4

4.PMU设备一般技术要求5

4.1系统参数5

4.2环境条件5

4.3装置的功率消耗6

4.4装置精度要求6

4.5交流输入量的允许工作范围6

4.6动态数据记录6

4.7时钟同步7

4.8数据集中器7

4.9其它要求8

5.PMU接入信息要求9

6.PMU设备有关命名规则9

6.1PMU配置帧的参数描述和赋值9

6.2站名代码命名规则11

6.3IDCODE命名规则12

6.4信息对象名的命名规则12

6.4.1相量和模拟量信息对象名的命名规则13

6.4.2开关量信息对象名的命名规则15

7..附则15

前言

随着特高压交流试验示范工程的投运，今年特高压直流也将投运，特高压互联电网安全稳定、特高压联络线潮流控制、智能电网技术的发展等对华中电网的WAMS系统的接入提出了新的要求。

为满足电网技术的发展，根据华中电网稳定领导小组会有关文件的要求，为建设统一坚强智能电网，适应智能调度技术支持系统建设及应用的需要，规范华中电网同步相量测量装置（PMU）的接入，提高对电力系统运行状态的观测水平，特制定本规范。

1.适用范围

本标准规定了华中电网同步相量测量装置（PMU）的接入规范，适应于所有参与华中电网运行的电网企业、发电企业、电力用户，及其相关的规划设计、建设施工等单位。

本规范适用于接入华中电网所有220kV及以上电压等级的发电厂、变电站。

2.术语与定义

电力系统实时动态监测系统（WAMS）

基于同步相量测量以及现代通信技术，对地域广阔的电力系统动态过程进行监测和分析的系统。

同步相量测量装置（PMU）

用于进行同步相量的测量和输出以及进行动态记录的装置。

PMU的核心特征包括基于标准时钟信号的同步相量测量、失去标准时钟信号的守时能力、PMU与主站之间能够实时通信并遵循有关通信协议。

3.总体原则

1）PMU装置接入的信息应确保电力系统实时动态监测系统（WAMS）的基本应用、适应高级应用功能需要、兼顾智能电网调度技术支持系统功能需求。

2）PMU设备应纳入电力系统二次发展规划，应统一规划、统一设计，并与电力系统一次规划、设计和建设同步进行。

3）在发电厂配置的PMU装置应采集该厂全部机组、含有母线的开关站500kV出线的信息。

4）在500kV及以上电压等级变电站（含开关站、换流站）配置的PMU应采集该站全部220kV及以上线路出线、主变高、中压侧信息。

5）所有接入华中电网公司WAMS系统的PMU装置均应满足国家电网公司、华中电网公司对于PMU装置的技术要求，且必须已经按《华中电网WAMS系统测试方案》的要求通过了华中电网的入网测试。

4.PMU设备一般技术要求

当最新版国家电网公司规范或者国家规范的要求与本技术规范要求不一致时，以较高要求为准。

4.1系统参数

1）系统频率：

50赫兹。

2）工作电源：

交流220V，直流220V/110V

3）输入信号：

输入交流电压：

100V。

输入交流电流：

1A/5A。

输入直流电压：

0——12V

输入直流电流：

4——20mA

开关量输入为无源接点

数字电压电流输入、数字开关量输入

4.2环境条件

环境温度：

-10℃~50℃

最大相对湿度：

90%

海拔高度：

不超过3000米

4.3装置的功率消耗

装置每相交流电流回路功耗：

当额定电流为5A时，不大于0.5VA；当额定电流为1A时，不大于0.1VA

装置每相交流电压回路功耗不大于0.1VA

4.4装置精度要求

电流、电压测量精度≤0.2%

功率测量精度：

≤0.5%

频率测量精度：

≤±0.005Hz

相角测量误差不超过0.5度

装置的各路交流电压、交流电流相互之间的相位测量误差不超过0.5度

4.5交流输入量的允许工作范围

电压：

0~2Un

电流：

0~2In

频率：

45~55Hz

4.6动态数据记录

a）动态数据的上传速率用户可整定为10、25、50次/秒，同时支持可变速率上传。

b）装置应能保存不少于连续14天每秒100点的全部动态数据，采用循环覆盖的方式刷新记录。

c）在模拟量信号判据启动、继电保护及安全自动装置跳闸信号启动、手动启动、同步时钟异常等情况下能够建立事件标识，以方便用户获取事件发生时段的实时记录数据。

d）与主站通信中断又恢复后，断线部分的数据不主动向主站传送，但主站可以对断线数据进行召唤。

4.7时钟同步

装置可自带GPS或者其它时间同步单元，也应具备与厂站内高精度时间同步装置接口的能力，时钟同步误差均为±1µs。

。

当采用自带GPS或者其它时间同步单元时：

a）时钟同步信号为IRIG-B码或1pps脉冲。

b）GPS失星或GPS与PMU对时中断时，应向主站上送相应的事件。

c）当同步时钟信号丢失或异常时，装置能够维持正常工作，守时精度为：

——失星2小时，时钟同步误差不大于±30µs；

——失星5小时，时钟同步误差不大于±75µs；

——失星10小时，时钟同步误差不大于±150µs；

4.8数据集中器

a）装置中的数据集中器单元宜采用无硬盘无风扇的嵌入式设备

b）支持数据备份

c）运行监视功能：

监视分相基波电压相量、分相基波电流相量、基波正序电压相量、基波正序电流相量、有功功率、无功功率、系统频率、开关状态，以及发电机内电势和发电机功角、与主站、数据采集单元的通信状态等；

d）可同时向三个以上主站传送实时测量数据，各主站可以配置不同的传送测量数据（动态记录数据）和数据输出速率。

e）能正确分析电网低频振荡和电网扰动事件，在电网发生振荡或电网扰动时具备可变速率上传功能。

4.9其它要求

1）CPU自动复归

当CPU因受干扰进入死循环或“死”机后，应由硬件检查，并发出CPU复归信号，让装置重新进入正常工作状态。

2）采用光电隔离

无论是开关量输入还是输出，计算机与外部的信号交换都须经光电隔离，不得有直接电的联系。

3）断线闭锁及告警

CT/PT断线、非全相、装置故障、GPS失星等应发出告警信号，以便运行人员及时检查，排除故障。

装置告警在异常情况消失后应软件提示告警复归，但必须保持硬接点告警输出信号以便检修人员核查和确认，经确认后硬接点告警复归。

4）装置应具有在线自检、事故记录、数据记录等功能，保存时间不少于14天。

5）装置的数据采样频率应不低于4800点/秒。

6）发电机内电势宜采用转子直接测量法采集。

7）子站与主站间通信宜采用调度数据网络通道。

通道接口为10/100M以太网接口。

8）子站与主站间应用层通信协议应满足《电力系统实时动态监测系统技术规范（试行）》（最新版）和IEEEPC37.118（2006）的要求。

有关信息的命名祥见第6章。

5.PMU接入信息要求

为监视与分析机组振荡、机组一次调频特性/AGC调频特性、机组涉网装置性能、系统暂态或动态稳定问题等，满足电网安全稳定分析要求，以下信息应按要求接入PMU装置：

1）电厂机组机端电压、定子电流、水电机组导叶开度、火电机组气门开度和调节级压力、鉴相脉冲、机组转速、一次调频投入/退出信号、一次调频动作信号、励磁电压、励磁电流、励磁机励磁电压、励磁机励磁电流（三机系统）、AVR自动/手动信号、PSS投入/退出信号。

2）变电站（含开关站、换流站）线路、主变高压侧、主变中压侧三相电压、三相电流。

6.PMU设备有关命名规则

为规范华中电网区域内PMU设备的命名，方便与国调以及区域内WAMS系统的互连互通，确保有效监视、分析电网低频振荡、次同步振荡、暂态稳定、电压稳定等各类安全稳定问题，华中电网区域内的电力系统实时动态监测系统主站和子站采用国调和华北的命名规则，具体如下：

6.1PMU配置帧的参数描述和赋值

序号

字段

长度（字节）

说明

1

SYNC

2

帧同步字

第一字节:

AAH

第二字节:

帧类型和版本号

Bit7：

保留未来定义

Bits6-4：

000：

数据帧；001：

头帧；010：

配置帧1；

011：

配置帧2；100：

命令帧（PMU接收的信息）

Bits3-0：

规约版本号，二进制表示（1－15）

（赋值：

AA22=配置帧1，AA32=配置帧2）

2

FRAMESIZE

2

帧字节数

16位无符号整数（0－65535）

3

SOC

4

世纪秒（UNIX时间），以32位无符号整数表示的自1970年1月1日起始的秒计数；最大范围136年，到2106年完成一次循环；计数中不包括闰秒，因此除了闰年，每年都有相同的秒计数（闰年多1天，即86400秒）。

4

D_FRAME

2

数据帧的数据格式，16位的标志，

Bits15–1：

未用

Bit0：

数据帧的校验方式,0=CRC16,1=校验和

（赋值：

0000，CRC16校验方式）

5

MEAS_RATE

4

数据帧对应的秒等分数。

FRACSEC的高字节置零表示去掉该标志字。

数据帧对应的等分秒数＝FRACSEC/MEAS_RATE

如果MEAS_RATE=1,000,000,FRACSEC单位为微秒；

如果MEAS_RATE为采样率（如720，2880，5760等），数据帧的FRACSEC为采样点对应的点计数。

6

NUM_PMU

2

数据帧中包括的PMU的数量，每帧最大的数量为65535

7

STN

16

站名：

16字节ASCII码。

（详见站名代码命名规则）

8

IDCODE

8

8字节PMU硬件标识符。

（详见IDCODE命名规则）

9

FORMAT

2

数据帧的数据格式，16位标志。

Bits15–4：

未用

Bit3：

0=数据窗最后一点进行时间同步,1=数据窗第一个采样点进行时间同步（推荐1）

Bit2：

0=固定的相量,1=旋转的相量（推荐1）

Bit1：

0=16位整数,1=浮点数（推荐0）

Bit0：

0=实部/虚部（直角坐标）,1=幅度/角度（极坐标）（推荐1）

（赋值：

000D，数据窗第一个采样点进行时间同步、旋转的相量、16位整数、幅度/角度）

10

PHNMR

2

相量数量：

2字节整数（0~32767）

11

ANNMR

2

模拟量数量：

2字节整数（0~32767）

12

DGNMR

2

开关量状态字的数量：

2字节整数。

开关量状态字通常用16位布尔型表示，每一位表示一个开关量的状态。

13

CHNAM

16×（PHNMR

+ANNMR

+16×DGNMR）

相量和通道的名称－每个相量、模拟量、开关量用16字节ASCII码，每次传送的次序相同。

（详见信息对象命名规则表）

14

PHUNIT

4×PHNMR

相量的转换因子。

每个相量4个字节；

最高字节：

0＝电压；1＝电流；

剩余字节：

24位无符号字，单位为10-5V/A，（如果用浮点数表示，该字可以忽略）

15

ANUNIT

4×ANNMR

模拟通道的转换因子

最高字节：

保留

其余字节：

24位无符号字，单位为10-5

16

DIGUNIT

4×DGNMR

开关量状态字掩码，用两个16位字表示16个开关量的状态字掩码。

第一个字表示开关量输入的正常状态；

字中的每一位表示相应开关量的类型：

0＝常开节点，1＝常闭节点。

第二个字表示是否有效；

字中的每一位表示相应开关量的有效性：

1表示有效，0表示无效。

状态字中的开关量按照从低位到高位的次序和开关量通道名称相对应。

17

FNOM

2

额定频率（16位无符号整数）

Bits15–10:

保留

Bit9:

1–数据帧忽略DFREQ

Bit8:

1–数据帧忽略FREQ

Bits7–1:

保留

Bit0:

1–基波=50Hz

（赋值：

0001，额定频率为50Hz）

18

PERIOD

2

相量数据的传送周期-用2字节整型字（0-32767），两次连续的数据传送之间的时间间隔，大小为基波周期倍数×100，200即表示每2个基波周期发送一个数据帧。

（赋值：

00C8=每2个基波周期发送一个数据帧，即25帧/秒；0032=每个基波周期发送2个数据帧，即100帧/秒）

19

CHK

2

CRC16循环冗余校验编码

6.2站名代码命名规则

PMU配置帧中站名代码字段的定义如下：

字段

长度（字节）

说明

STN

16

站名：

16字节ASCII码。

本规则规定站名代码STN直接使用厂站的中文名称定义，总长不超过16字节，即8个汉字。

如：

江西黄金埠电厂

6.3IDCODE命名规则

PMU配置帧中站名代码字段的定义如下：

字段

长度（字节）

说明

IDCODE

8

8字节PMU硬件标识符。

IDCODE由“省份名称”、“厂站名称”、“厂站类型”、“站内PMU编号”四部分组合而成。

长度（字节）

说明

省份名称

3

省份名称每个字的拼音头字母

厂站名称

4

厂站名称每个字的拼音头字母

厂站类型

电厂——无，变电站——b，开关站——k，换流站——h

站内PMU编号

1

用从1开始的有序阿拉伯数字表示站内PMU装置的编号

“省份名称”长度不满3个字节的，在左侧用“0”将之补齐。

“厂站名称”和“厂站类型”的总长不满4个字节的，在左侧用“0”将之补齐。

上述四部分合成时，内容连续，没有分割标志。

如果“省份名称”或“厂站名称”的拼音缩写相同，则可以在拼音头字母后补上韵母加以区别；对于声母和韵母都相同的情况，可以采用其它的变通方法。

拼音的头字母均使用大写，后补韵母时采用小写。

例：

河北省与湖北省的拼音头字母均为“HB”，为加以区分，定义“河北”的省份名称为“HeB”，“湖北”为“HuB”，各省份名称拼音缩写如下：

安徽

AH

海南

HaN

江西

JX

陕西

ShX

北京

BJ

河北

HeB

辽宁

LN

天津

TJ

重庆

CQ

湖北

HuB

内蒙古

NMG

台湾

TW

福建

FJ

河南

HeN

青海

QH

香港

XG

广东

GD

黑龙江

HLJ

四川

SC

新疆

XJ

甘肃

GS

湖南

HuN

山东

SD

西藏

XZ

广西

GX

吉林

JL

上海

SH

云南

YN

贵州

GZ

江苏

JS

山西

SX

浙江

ZJ

6.4信息对象名的命名规则

PMU配置帧中相量和通道名称（信息对象名）字段的定义如下：

字段

长度（字节）

说明

CHNAM

16×（PHNMR

+ANNMR

+16×DGNMR）

相量和通道的名称－每个相量、模拟量、开关量用16字节ASCII码，每次传送的次序相同。

相量、模拟量、开关量信息对象名的定义方法有所不同，以下分别解释。

6.4.1相量和模拟量信息对象名的命名规则

本规则规定相量和模拟量信息对象名由“厂站名称”、“厂站类型”、“设备名称”、“数据类型”四部分组合而成。

分字段

长度（字节）

说明

厂站名称

4

厂站名称每个字的拼音头字母

厂站类型

电厂——无，变电站——b，开关站——k，换流站——h

“-”

1

分割标志（英文中划线）

设备名称

7

具体定义见下文

“-”

1

分割标志（英文中划线）

数据类型

3

具体定义见下文

“厂站名称”、“厂站类型”：

定义方式和本规则第二部分“IDCODE命名规则”中的要求相同。

“厂站名称”和“厂站类型”的总长不满4个字节的，在左侧用“0”将之补齐。

“设备名称”长度不满7个字节的，在左侧用“0”将之补齐。

上述几部分合成时，“厂站类型”和“设备名称”间、“设备名称”和“数据类型”间用“-”作为分割标志（英文中划线），其余内容连续，没有分割标志。

例：

梦山变咸梦1线A相电压相量“0MSb-咸梦1线-U1A”

1）设备名称命名规则：

设备类型

命名方法（最长7个字节，每个汉字为2个字节）

线路

线路两端厂站名的汉字缩写＋线路编号＋汉字“线”

（线路编号中“甲”、“乙”用拼音缩写“J”“Y”表示）

如：

咸梦1线——咸梦1线

变压器

变压器编号＋“#变”＋电压等级

例：

1号变压器500kV侧——1#变500

母线

母线编号＋“母”＋电压等级

（母线分段“甲”、“乙”用拼音缩写“J”“Y”表示）

例1：

220kV母线4甲段——4J母220

例2：

500kV母线1段——1母500

发电机

发电机编号＋“机”

例：

1号发电机——1#机

电容器

“容”＋电容器编号

例：

电容器312——容312

电抗器

“抗”＋电抗器编号

例：

电抗器5031——抗5031

换流变

“极”＋极性编号＋“换”

例：

极1换流变——极1换

2）相量数据类型命名规则：

数据名称

数据描述

子站单位

主站附加比例

主站单位

备注

UxV

相电压相量

——

——

——

UxA

相电压幅值

V

0.001

kV

UxP

相电压角度（弧度）

弧度

1

弧度

IxV

相电流相量

——

——

——

IxA

相电流幅值

A

1

A

IxP

相电流角度（弧度）

弧度

1

弧度

EEV

电气法内电势相量

——

——

——

EEA

电气法内电势幅值

V

0.001

kV

EEP

电气法内电势角度（弧度）

弧度

1

弧度

DEV

电气法功角相量

——

——

——

DEA

电气法内电势幅值

V

0.001

kV

=0

DEP

电气法功角（弧度）

弧度

1

弧度

EMV

机械法内电势相量

——

——

——

EMA

机械法内电势幅值

V

0.001

kV

=EEA

EMP

机械法内电势角度（弧度）

弧度

1

弧度

DMV

机械法功角相量

——

——

——

DMA

机械法内电势幅值

V

0.001

kV

=0

DMP

机械法功角（弧度）

弧度

1

弧度

注上表中电压相量和电流相量数据名称中的“x”含义如下：

x=0——零序相量x=1——正序相量x=2——负序相量

x=A——A相相量x=B——B相相量x=C——C相相量

3）模拟量数据类型命名规则：

数据名称

数据描述

子站单位

主站附加比例

主站单位

备注

00P

有功功率

MW

1

MW

00Q

无功功率

MVar

1

MVar

0DF

频率

Hz

1

Hz

DFT

频率变化率

Hz/s

1

Hz/s

AGC

AGC辅助量

MW

1

MW

OMG

转速1

rpm

1

rpm

利用键相脉冲测得

SPR

转速2

rpm

1

rpm

直接利用转速脉冲或利用转换为4～20mA的转速脉冲信号测得

VAL

汽门开度信号

%

1

%

EFZ

主励磁电压

V

1

V

EFF

辅励磁电压

V

1

V

IFZ

主励磁电流

A

1

A

IFF

辅励磁电流

A

1

A

EFM

励磁机励磁电压

V

1

V

IFM

励磁机励磁电流

A

1

A

ATC

机组调节级压力

MPa

１

MPa

BFT

协调控制系统中一次调频修正前负荷指令信号

MW

1

MW

AFT

协调控制系统中一次调频修正后负荷指令

MW

1

MW

GAN

功角

°

1

°

4～20mA信号测得单位：

度

6.4.2开关量信息对象名的命名规则

本规则规定开关量信息对象名由“厂站名称”、“厂站类型”、“开关量名称”三部分组合而成。

分字段

长度（字节）

说明

厂站名称

4

厂站名称每个字的拼音头字母

厂站类型

电厂——无，变电站——b，开关站——k，换流站——h

“-”

1

分割标志（英文中划线）

开关量名称

11

用汉字加序号的方式定义，确保长度不超出11个字节即可

“厂站名称”和“厂站类型”的总长不满4个字节的，在左侧用“0”将之补齐。

“开关量名称”长度不满11个字节的，在左侧用“0”将之补齐。

上述几部分合成时，“厂站类型”和“开关量名称”间用“-”作为分割标志（英文中划线），其余内容连续，没有分割标志。

例如：

开关量的名称

补零后的厂站名称和类型

补零后的开关量名称

信息对象名

孝感变电站断路器开关5011

0XGb

000开关5011

0XGb-000开关5011

孝感变电站刀闸5011_1

0XGb

0刀闸5011_1

0XGk-0刀闸5011_1

姚孟电厂1#机AVR

00YM

00001#机AVR

00YM-00001#机AVR

姚孟电厂1#机PSS

00YM

00001#机PSS

00YM-00001#机PSS

姚孟电厂1#机一次调频动作信号

00YM

00001#机MFT

00YM-00001#机MFT

7..附则

1）本规范由华中电网有限公司制定。

2）本规范由华中电力调度通信中心解释。

3）本规范自颁布之日起执行。