1.基于GPS的电网状态监测系统结构
图1中,主站位于湖南省电力调度中心,子站暂时选取了2个有代表性的重要站点,子站暂是湖南凤滩水电厂,子站2是云田500kV变电站,它们分别由相角及功角测量装置、时间同步装置、通信系统及工控机组成。为了保证实时性,主站与各子站之间的通信信道采用专用微波信道。
2.基于GPS的高精度时间同步装置
基于GPS的高精度时间同步装置是整个监测系统的基础部件,它办全系统提供高精度的时间基准。GPS接收机输出信号通过解码后,一个通道输出1个秒脉冲(PPS)信号,其脉冲前沿与国际标准时间(UTC)的同步误差不超过1μs;另一通道为串口输出,在每个秒脉冲发出后,广播绝对时间,即年、月、日、时、分、秒,并由显示部件显示。其时间同步装置的系统结构如图2所示。
在图2中,8254-1的作用有2个:一是提供2个秒脉冲之间(即1s内)的脉冲计数;另一个是将GPS-20的PPS(其脉宽为10%,即100ms)信号转变为脉宽为1ms的窄脉冲信号,以提供给8254-2。对于8254-2,它将8254-1测得1s之内的计数值作为基值,将其进行80等分,以获得8OHz信号,并将其余数部分进行分摊处理(因8254晶振频率选为8MHz,不会对每一方波产生较大误差),以防误差积累CONTROL ENGINEERING China版权所有,从而可得8254-2的时间常数,每当新的PPSF到来时,使8254-2输出脉冲与其同步一次,即可得到精确的与PPS高度同步的时间同步信号,即80Hz的标准方波信号。需要指出的是,该同步装置既考虑了GPS由于外界干扰可能造成同步脉冲消失,又防止了突变干扰信号被误认为同步信号现象的发生。
3、状态监测子站的设计
状态监测子站分为两大类型:一类为发电厂子站,另一类为变电站子站。
3.1发电厂子站
图3为单机无穷大系统的功角测量系统图。发电机G的功角为空载电势Eq与无穷大系统母线Us之间的夹角,记为δ。
要完成功角测量,必须解决2个问题:一是由于无穷大系统母线一般离发电机很远www.cechina.cn,因此要解决2个异地相量的相位比较问题;另一个是发电机并网运行时,主q是不可测的,因此必须找到一个与它具有恒定相位关系的量来替代[飞利用将电压互感器(TV)输出电压进行整形,与80Hz的标准方波信号进行比相即可得到US与1〉G之间的相位差CONTROL ENGINEERING China版权所有,从而解决了第1个问题;解决第2个问题的方法是,利用转子位置与空载电势在相位上的对应关系,用转子位置信号代替空载电势参与相应比较(转子位置信号靠装设在转子上的位置传感器获得),通过推导可以获得发电机功角www.cechina.cn,其值等于发电机空载时的转子位置信号与发电机