SMU-2型同步相量测量装置技术使用说明书_图文

1、国网电力科学研究院国电南瑞科技股份有限公司 SMU-2型同步相量测量装置技术使用说明书 编写:丁孝华赵景涛周捷杨永标鲁文成海生滕云侯明国丁可仇佳鑫金雪田小东审核:孙国城批准:朱金大 SMU-2型同步相量测量装置技术使用说明书目 录第一章简介及技术规范 (11.1概述 (11.2SMU-2系列同步相量测量控制装置系统构成 (21.3SMU-2系列同步相量测量控制装置技术特点 (21.4装置设计遵循的标准 (3第二章 SMU-2系列装置功能及容量 (52.1SMU-2MA同步相量测量控制单元 (52.1.1 SMU-2MA装置容量 (52.1.2 SMU-2MA装置功能 (52.2SMU-2MB同

2、步相量测量控制单元 (62.2.1 SMU-2MB装置容量 (62.2.2 SMU-2MB装置功能 (62.3SMU-2G发电机同步相量测量单元 (62.3.1 SMU-2G装置容量 (72.3.2 SMU-2G装置功能 (72.4SMU-2CS数据集中器 (82.4.1 SMU-2CS容量 (82.4.2 SMU-2CS功能 (82.5SMU-2GPS时钟同步单元 (92.5.1 SMU-2GPS单元组成 (92.5.2 SMU-2GPS单元容量 (92.6SMU-2P同步相量辅助分析单元 (92.6.1 SMU-2P软件平台及运行环境 (102.6.2 SMU-2P参数设置 (102.6.

3、3 系统分析功能 (112.6.4 辅助存贮功能 (112.6.5 实时数据显示 (112.6.6 同步相量装置测试模拟主站软件 (11第三章 SMU-2系列装置组成及接线 (133.1SMU-2系列装置的组成 (133.2SMU-2系列装置的安装及接线 (163.2.1 SMU-2系列装置的安装 (163.2.2 SMU-2MA端子定义及面板指示 (163.2.3 SMU-2MB端子定义及面板指示 (223.2.4 SMU-2G端子定义及面板指示 (223.2.5 SMU-2GPS端子定义及面板指示 (243.2.6 SMU-2CS端子定义及面板指示 (25第四章 SMU-2系列装置系统常规

4、配置 (274.1变电站同步相量测量系统配置 (274.1.1 变电站同步相量测量系统结构 (274.1.2 变电站集中配置结构 (284.1.3 分散式配置示例 (284.2发电厂相量测量装置 (29第五章 SMU-2系列装置技术性能指标 (315.1输入信号 (315.2采样指标 (325.3装置时钟 (325.4同步相量数据测量、传输与记录 (325.5扰动数据记录方式 (325.6扰动数据启动判据 (325.7参数整定方式 (335.8辅助分析系统波形的计算和分析 (335.9通讯 (335.10告警信号 (335.11绝缘性能 (335.12冲击耐压 (335.13高频干扰抵抗力 (

5、345.14抗电磁干扰能力 (345.15环境条件 (345.16供电电源 (34第六章 SMU-2P同步相量测量装置界面使用说明 (356.1装置界面概况 (356.1.1 状态条定义 (356.2系统结构图 (376.3实时数据 (376.4系统工况 (416.5辅助分析功能 (416.6数据比对 (506.7界面其他功能介绍 (506.7.1 简报窗 (506.7.2登录框 (516.7.3 DC参数设置 (516.7.4 PMU定值管理 (546.7.5 通道参数校核 (58第七章分析工具使用说明 (647.1DYNVIEW分析工具 (647.1.1软件遵循的标准 (647.1.2软件

6、特点 (647.1.3软件界面 (64- II -7.2故障文件分析软件 (687.1.1故障分析软件主界面 (687.1.2 菜单指引说明 (717.1.3 快捷工具栏指引说明 (72附录售后服务 (75- III -第一章 简介及技术规范本章包括下述SMU-2型同步相量测量控制装置的简单介绍:·概述·SMU-2同步相量测量控制装置的构成·SMU-2同步相量测量控制装置的技术特点·实现的功能·装置设计遵循的标准1.1 概述电力系统中的SCADA系统能提供大约4秒刷新一次的稳态数据,而传统的故障录波器能提供故障前后几秒内动态的快速波形数据(每秒

7、千次以上的原始录波数据。但这二种监测方法都存在一定的不足:故障录波器记录的原始波形的快速动态数据量太大,不可能全天候保存,只能记录故障前后几秒的原始数据,对于电网中许多系统类型的故障不足以进行分析;SCADA系统中慢速刷新的稳态数据对于电网系统的动态状态预测、低频振荡、故障分析等工作几乎不能提供任何帮助。因此,在电力学术界就提出“同步相量测量理论”和“电力系统实时动态监测系统”来解决这个问题,通过基于GPS同步时钟的相量测量装置(Phasor Measurement Unit: PMU,同步采集电网各关键节点的电压电流相量,这些同步相量数据不需要如同原始波形的采集密度就可对电网的动态运行状态进

8、行实时精准的状态预测,为输电线路的低频振荡及故障分析等工作提供足够的数据,为系统事后分析提供详实而同步的数据。PMU是电力系统实时动态监测系统及广域测量系统的核心单元。SMU-2 同步相量测量装置利用GPS卫星时钟信号和高速DSP数字信号处理技术,按照IEEE Standard 1344-1995(R2001和电力系统实时动态监测系统技术规范(本说明书简称为技术规范,测量出全电网各节点电压电流同步相量和绝对相角。为全系统电网监测、变电站自动化测控、稳定控制、自适应继电保护等功能提供必要的原始数据和实现手段。我国将逐年实现全国联网。为配合全国联网,进一步加强电力系统调度中心对电力系统的动态稳定监

9、测和分析能力,需要在重要的变电站和发电厂安装同步相量测量装置,构建电力系统实时动态监测系统,并通过调度中心分析中心站实现对电力系统动态过程的监测和分析。该系统将成为电力系统调度中心的动态实时数据平台的主要数据源,并逐步与EMS系统及安全自动控制系统相结合,以加强对电力系统动态安全稳定的监控。- 1 -基于上述背景,国电南瑞科技股份有限公司在原SMU-1型PMU装置的基础上,利用GPS卫星时钟信号、高速DSP数字信号处理技术和嵌入式操作系统,进行全新的研制开发,研制出SMU-2型新一代PMU装置,在可靠性、算法实现、通讯技术上实现新的飞跃。1.2 SMU-2系列同步相量测量控制装置系统构成SMU

10、-2系列同步相量测量控制装置主要由以下部分组成:1SMU-2MA线路同步相量测量控制单元2SMU-2MB线路同步相量测量控制单元3SMU-2G发电机同步相量测量单元4SMU-2CS数据集中器单元5SMU-2P同步相量辅助分析单元6SMU-2GPS时钟同步单元等部分。其中SMU-2GPS时钟同步单元包括外置共享GPS单元、内部GPS模块等。1.3 SMU-2系列同步相量测量控制装置技术特点系统采用全嵌入式设计方法,SMU-2M、SMU-2G测量控制单元以及SMU-2CS数据集中器均采用源码开放的Linux嵌入式实时操作系统,采用Motorola PowerPC和ADI BlackFin DSP组

11、成双CPU系统,极大提高了测量控制单元的可靠性。具有较强的可靠性、网络通信能力、可扩充性。采用16位同步A/D以10kHz的速率转换数据。使得装置的测量精度可达到0.1%;开关量分辨率为0.1ms ;频率的测量分辨率达到0.001Hz。3.高精确性、灵活接口的时钟信号系统采用高精度的GPS时钟信号及高稳定度的恒温晶振,独特的软硬件算法补偿,提供系统高精确的时钟及同步采集信号。系统在有效捕捉情况下,1PPS信号200ns精度。失去GPS同步时钟信号60分钟以内相角测量误差不大于1.0度。外置共享型GPS 单元可以接受全站统一的对时信号,灵活可靠。4.高精度相角、功角测量依靠CPU快速处理、GPS

12、高精度对时、对时光纤级联等技术,使得相位测量、内电势角度的测量误差在0.2度以内。- 2 -采用100M以太网技术和多线程技术实现同步相量数据的高速传输,从相量计算开始到送到主站的延迟时间约7.5ms-15.5ms(根据通信情况不等。6、装置双SATA硬盘设计采用双SATA硬盘设计。支持故障数据的双重备份,支持连续数据交替保存,以提高可靠性及让每一硬盘得到修整。将传统的故障录波功能嵌入其中,使得该装置在分析电网扰动、故障等方面大大高于同类装置。一体化背插式机箱结构设计,强弱电完全分开,可大大减少外部电磁干扰在弱电侧的耦合增强装置的抗干扰能力,提高可靠性和安全性。抗干扰好;特别设计的PCB,EM

13、C 性能好,满足16位分辨率的噪声要求;内置GPS授时可靠;采用原码公开的实时操作系统,安全可靠。9、大容量的输入通道SMU-2MA: 96路交流量+256路开关量;SMU-2MB: 48路交流量+64路开关量;SMU-2G : 2台发电机组的测量:2个键相脉冲,2个转速脉冲,12路交流输入,36路直流量(也可选配为交流输入,32路开关量。10、采用直接法自适应测量内电势及功角。每一台SMU-2G可同时测量2台发电机组的同步相量和功角。系统可采集发电机键相脉冲及发电机转速脉冲信号,自适应矫正脉冲的初始位置,通过脉冲来测量发电机转子位置,采用直接法测量发电机内电势及功角。1.4 装置设计遵循的标

14、准本装置的设计采用以下标准设计:IEEE Std 1344-1995(R2001IEEE Standard for Synchrophasors for Power SystemsQ/GDW 131-2006 电力系统实时动态监测系统技术规范IEEE Std C37.118-2005 电力系统同步相量标准GB/T 7261-2000 继电器及装置基本试验方法GB/T 11287-2000 电气继电器第21部分:度量继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验GB/T 14285-1993 继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 14537-1993 量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验(IEC

15、60255-21-2:1998GB/T 14598.9-10 电气继电器GB/T 14598.13-14 度量继电器和保护装置的电气干扰试验GB/T 16836-1997 度量继电器和保护装置安全设计的一般要求。GB/T 17626.5-1999 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击抗扰度试验GB/T 17626.6-1998 电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度DL/T 478-2001 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件DL/T 720-2000 电力系统继电保护柜、屏通用技术条件DL/T 5147-2001 电力系统安全自动装置设计技术规定DL/T 5136-2001 火力发

16、电厂、变电所二次接线设计技术规程IEC 60870-5-104 远动设备及系统第5-104部分:传输规约采用标准传输文件集的IEC60870-5-101网络访问ANSI/IEEE C37.111-1991 电力系统暂态数据交换通用格式IEC 60870-5-101 远动设备及系统传输规约基本远动任务配套标准IEC 60870-5-103 远动设备及系统传输规约保护通信配套标准第二章 SMU-2系列装置功能及容量本章讨论装置的功能及容量配置z SMU-2MA线路同步相量测量控制单元z SMU-2MB线路同步相量测量控制单元z SMU-2G发电机同步相量测量单元z SMU-2CS数据集中器单元z

17、SMU-2GPS时钟同步单元z SMU-2P 同步相量辅助分析单元2.1 SMU-2MA同步相量测量控制单元SMU-2MA结构上为12U整机箱,是专为大容量的变电站线路同步相量测控而设计的。软件平台采用实时多任务操作系统,硬件平台采用MCU+DSP双CPU嵌入式结构设计。2.1.1 SMU-2MA装置容量每台SMU-2MA同步相量测量控制单元测量容量为:z模拟量:96路z开关量:256路z模拟量测量范围:电压:0120V电流:03In(一般在定货时需指出1A/5A制CT2.1.2 SMU-2MA装置功能测量三相基波电压、三相基波电流、序量值、开关状态等带有实时时标的矢量值。将带有实时时标的矢量

18、值、扰动记录文件,以IEEE std 1344-1995(R2001规约,通过网络方式以规定的速率向数据集中器发送。实时测量数据监测通过实时相量值,计算出U、I、P、Q、功率因素、F、功角等值,作为实时在线监测。具备暂态录波功能,可完成所有常规故障录波的功能。用于记录瞬时采样的数据的输出格式符合ANSI/IEEEC37.111-1991(COMTRADE的要求。具有全域启动命令的发送和接收,以记录特定的系统扰动数据。装置实时检查自身的状况,对装置异常、参数异常、程序自恢复、CT或PT断线、直流电流消失、通信异常等在本地显示或上传告警。可在当地或根据主站的命令来修改系统的构成。2.2 SMU-2

19、MB同步相量测量控制单元SMU-2MB结构上为6U整机箱,是针对较小容量的变电站同步相量测控单元,可完成330KV及以上电压等级变电站中一个间隔的交流通道测量。软件平台采用实时多任务操作系统,硬件平台采用MCU+DSP双CPU嵌入式结构设计。2.2.1 SMU-2MB装置容量每台SMU-2MB同步相量测量控制单元测量容量为:z模拟量:48路z开关量:64路z模拟量测量范围:电压:0120V电流:03In(一般在定货时需指出1A/5A制CTz集中、分散配置。2.2.2 SMU-2MB装置功能SMU-2MB除了交流量和开关量输入容量较少之外,装置功能同SMU-2MA。2.3 SMU-2G发电机同步

20、相量测量单元SMU-2G结构上为6U整机箱,是专为发电机组设计的同步相量测量单元,可同时测量2台发电机组的机端电压电流同步相量和发电机功角。 SMU-2G发电机同步相量测量单元软件平台采用实时多任务操作系统,硬件平台嵌入式结构设计。2.3.1 SMU-2G装置容量每台SMU-2G发电机同步相量测量单元测量容量为:z模拟量输入:3×2路电压、3×2路电流、12路直流,24路交流输入(可选配为直流交流量一般接入2台机组的三相机端电压、机端电流;直流量可接入励磁电压、励磁电流、AGC信号、AVC信号、PSS的PID信号、调频PID信号、气门开度信号、一次调频控制指令等等。z转子脉

21、冲:2×2路每台机组输入:1路鉴相脉冲:1脉冲/转1路转速脉冲信号z模拟量输出:4-20mA输出(选配z开关量:32路z模拟量测量范围:电压:0120V电流:03In直流:4-20mAz分散安装或集中式安装2.3.2 SMU-2G装置功能测量2台发电机组的三相机端电压、三相机端电流、序量值、开关状态等的实时同步相量值。采用直接法测量发电机功角及内电势角度,采用计算法测量内电势相量值。将实时时标量值以IEEE std 1344-1995(R2001规约,以网络方式按整定的速率向数据集中器发送。实时测量数据监测通过实时相量值,计算出U、I、F、功角、内电势等值,作为实时在线监测。具备暂态

22、录波功能,可完成所有常规故障录波的功能。用于记录瞬时采样的数据的输出格式符合ANSI/IEEEC37.111-1991(COMTRADE的要求。具有全域启动命令的发送和接收,以记录特定的系统扰动数据。装置实时检查自身的状况,对装置异常、参数异常、程序自恢复、通信异常等在本地显示或上传告警。可在当地或根据主站的命令来修改系统的构成。2.4 SMU-2CS数据集中器SMU-2CS的软件平台采用嵌入式设计,厂站中的PMU采集单元需要通过数据集中器向主站转发数据。2.4.1 SMU-2CS容量每台SMU-2CS同步相量数据集中器最大容量:z SMU-2M装置:8台z SMU-2G装置:8台z连接主站数

23、:4个z网络通讯口:标配3个10M/100M自适应网口,可扩充;2个10M网口z串行口:2个,可扩充2.4.2 SMU-2CS功能通过网络口与SMU-2M、SMU-2G等单元通讯,接收并解释其报文信息。将实时时标量值以IEEE std 1344-1995(R2001规约,以UDP或TCP/IP报文,以规定的速率向集中控制单元发送。可以以IEC60870-5-103或FTP的格式和主站交换故障数据。最大可同时向4个主站连接。在规约中,与各主站通讯的进程相互独立,互不干扰。装置可设置转发表,可通过设置整定,向不同的主站发送不同的相量数据。作为系统的第二级数据存贮器,可将接受到的测量单元的动态相量数

24、据进行存贮。装置实时检查全站的装置运行情况,在装置出现通讯异常,GPS失步等情况下,在本地告警节点开出并上传告警。可在当地或根据主站的命令来修改系统的构成。2.5 SMU-2GPS时钟同步单元SMU-2GPS时钟同步单元包括外置共享GPS单元、内嵌式GPS模块等。SMU-2GPS主要通过接受外部GPS信号,通过将该信号进行转换后,通过光纤方式,将GPS报文信息、1PPS信号、同步信号等向各个SMU测量单元进行发送。GPS单元在丢星状态下,可通过内部的恒温晶振对时钟信号进行修正,使在丢星情况下,保证时钟具备一定的精度。内嵌式GPS模块是SMU-2M或SMU-2G中的一个插件,其对时精度、守时能力

25、和外置式GPS单元是一样的。当厂站内配置较少的PMU装置时,可采用内嵌式GPS插件。2.5.1 SMU-2GPS单元组成SMU-2GPS主要由以下部分组成:1GPS模块或全站统一时钟输入(直流B码2恒温晶振及控制系统3GPS扩展插件4GPS天线(规格30米、50米、100米说明:在GPS天线100米时,天线中需要加入GPS信号增强器。2.5.2 SMU-2GPS单元容量1ST多模光纤输出接口最大11组,可接入11台SMU-2装置2扩展接口可根据工程情况选配3RS232电气接口1组,可输出GPS信号。2.6 SMU-2P 同步相量辅助分析单元该单元采用工控机平台,具有良好的人机界面。其功能主要为

26、同步相量测量单元及数据集中器的人机界面显示,参数整定,动态数据的显示分析,录波数据的分析功能,发电机组的试验分析,波形计算打印等。2.6.1 SMU-2P软件平台及运行环境SMU-2P同步相量辅助分析单元采用工业控制计算机为硬件平台。SMU-2P软件的安装,可使用厂家提供的安装光盘完成软件的安装。SMU-2P可放置于变电站/发电厂监控人员工作台上。通过以太网与SMU-2CS数据集中器管理单元通信。通过SMU-2P可实现对站内的各装置进行维护,实时监视现场模拟量、开关量的变化。在系统发生扰动的情况下,可通过分析软件,进行就地分析。同时系统还可为站内的二级存贮提供额外的海量存贮器。2.6.2 SM

27、U-2P参数设置SMU-2P对系统的参数设置主要有如下对管理单元SMU-2CS、采集单元SMU-2M、SMU-2G的参数设置。 数据集中器单元SMU-2CS的设置数据集中器SMU-2CS可以是独立的装置,也可以是由厂站内的某一台SMU-2M的CPU板兼有数据集中器的软件功能,可对SMU-2CS可进行如下设置:1系统对应的主站数目2对应各主站的数据管道端口、命令管道端口3对应各主站的IP地址4对应各主站的转发表设置5系统的厂站名称6SMU-2CS连接的采集单元IP地址7系统的配置文件 同步相量采集单元SMU-2M/2G的设置对同步相量采集单元可进行如下设置:1厂站名称

28、:各装置的名称2站号:在同一厂站中用于唯一标识装置的代号,为四位整数。3IP地址:装置的IP地址,通过此地址管理单元与装置通讯4模拟量通道数:装置所接入的模拟量通道总数5开关量通道数:装置所接入的开关量通道总数6频率通道数:装置所接入的频率量通道总数7直流量通道数:装置所接入的直流量通道总数8GPS模式:装置接入GPS的情况9数据集中器的IP地址10历史记录/暂态记录存贮的IP地址11UTC时差:装置运行当地与格林威治之间的时差12发电机数:装置所接入的发电机总数13各通道的增益幅值、增益相角、偏置参数14各通道的启动定值2.6.3 系统分析功能SMU-2P单元可从接受到的扰动记录中读取以CO

29、MTRADE格式存贮的记录,从这些数据中进行分析、打印。应用分析软件功能主要包括:1故障录波波形分析2相量分析3序量分析4谐波分析5频率分析2.6.4 辅助存贮功能SMU-2P可为整个系统提供后备的海量存贮器,可根据需要配置40G以上的硬盘。可以通过FTP方式将SMU-2M和SMU-2G装置内的重要数据导入到SMU-2P进行备份保存。2.6.5 实时数据显示SMU-2P可以通过通讯访问现场的实时运行情况,在界面上可显示:1各遥信开关量的状态2各模拟量的幅值、相位3系统状态图4发电机功角显示2.6.6 同步相量装置测试模拟主站软件该测试程序可用来在现场调试时,模拟主站单元向站内各PMU装置进行召

30、唤配置帧,召唤现场运行的信息。其主要实现以下功能:1接受到的IEEE std 1344-1995(R2001通道报文解析2接受各PMU装置的1秒数据帧3接受各PMU装置的整点数据4显示相量的矢量图5比较某几个相量的角差,并通过图形显示6显示各PMU的触发信息、同步信息7显示系统的通讯流量第三章 SMU-2系列装置组成及接线本章主要讨论SMU-2系列装置的组成及安装接线。3.1 SMU-2系列装置的组成SMU-2系列同步相量测量控制装置主要由以下部分组成,即: SMU-2MA线路同步相量测量控制单元,如图3.1.1所示。 SMU-2G发电机同步相量测量单元,如图3.1.2所示。 SMU-2CS同

31、步相量数据集中器,如图3.1.3所示。 SMU-2P同步相角测量管理单元,如图3.1.4所示。 SMU-2GPS时钟同步单元,如图3.1.5所示。 图3.1.1 SMU-2MA同步相量测量控制单元 图3.1.2 SMU-2MB/SMU-2G同步相量测量单元 图3.1.3 SMU-2CS 数据集中器 图3.1.5 SMU-2P 同步相角测量管理单元 图3.1.6 SMU-2GPS时钟同步单元3.2 SMU-2系列装置的安装及接线3.2.1 SMU-2系列装置的安装SMU-2系列装置可根据实际工程的需要进行组屏安装,也可进行分散安装。图3.2.1为SMU-2组屏安装的屏面布置示意图。 (A网控/变

32、电站SMU屏面布置图(B发电机SMU屏面布置图图3.2.1 同步相量测量装置屏面布置示意图3.2.2 SMU-2MA端子定义及面板指示 图3.2.2 SMU-2MA背部端子图P1为电源板插件。该部分接入装置电源DC220V/110V。 P2为GPS模块及DO开出插件,具体定义如下: 该模件上面的12个端子包含了4付1常开1常闭的接点,可用于中央告警信号或控制信号的输出;中间为1个GPS天线插座;下面是ST多模光纤接口:分别是GPS 和1PPS信号的输入和输出接口,可用于现场GPS光纤信号的级联。注:GPS天线为弱电信号,应单独走线,不与控制电缆、CT/PT电缆并列。P3为CPU板插件,具体定义

33、如下:COM1口为DB9调试RS232串口。其孔位定义为:2-TXD;3-RXD;5-GND。可使用SMU-2P(或笔记本电脑上的串行口与之相连,在PC上打开超级终端,设定到9600bps,8位数据,无奇偶位方式,即可与同步相量测量控制装置对话,显示其工作状态、定值,并可人工启动、复位等。该口为调试时使用,正常运行时,不应使用该端口。COM2、COM3为2个DB9的标准RS232串口,其孔位定义为:1-DCD;2-TXD;3-RXD;4-DTR;5-GND;6-DSR;7-RTS;8-CTS;9-RI。USB1、USB2、USB3为3个USB接口,可外接USB鼠标、键盘等。LAN1、LAN2、

34、LAN3为3个10M/100M自适应以太网口(RJ45。LAN4、LAN5为2个10M的以太网口(RJ45。DISPLAY为15孔的标准显示器接口。P4、P5为AI插件,该插件为空面板,用于集中和处理交流插件的交流信号。P6、P7为DI插件,该插件为空面板,用于集中和处理开关量插件的开入信号。P8P15为8块ISO开关量插件(满配置时,每块插件有32路开关量,由具体工程配置决定该处接入开关量信号的个数。一台SMU-2M最大能接入256个开关量,每块ISO插件的具体定义如下: 开关量信号的电源负端(电压等级为DC220V、DC110V、DC48V,若为DC48V时要外加电源模块,电源正端接至作为

35、开关量信号输入的接点,另一端即一般为工程图纸上端子排的“开关量信号公共端”。接线时请参见实际的工程图纸。P16P23为8块TR200交流量插件,对于SMU-2M-A而言,有TR-6I6U、TR-12I、TR-12U三种型号,可根据具体工程选配。定义如下: 12U机箱下面的8个TR200(P16P23插件接入模拟量信号。由具体工程配置决定该处接入几组电压、电流信号,1个SMU-2MA机箱最多接入96路模拟量。交流电流信号推荐使用A VR48或2.0mm以上的线。SMU-2MA面板共有22个发光二极管指示装置工作状态,8个按键测试装置的功能,如图3.2.3所示。 图 3.2.3 SMU-2M-A面

36、板示意图如图3.2.3中,二极管定义如下:12V 亮 表示+12V工作正常5V 亮 表示+5V工作正常RUN 装置正在运行 闪烁表示装置正在运行SATA1 硬盘1数据灯 闪烁表示硬盘1正在读写数据 SATA2 硬盘2数据灯 闪烁表示硬盘2正在读写数据同步 装置同步状态 亮 表示装置处于同步状态PPS PPS接受状态 闪烁表示装置接受1PPS正常 触发 装置处于触发启动状态 亮 表示装置正在启动采样 装置采样 亮 表示装置采样正常重采样 装置重采样 亮 表示装置重采样正常DC DC通讯数据 亮 表示DC正在通讯设置 装置参数设置 亮 表示装置正在设置参数按键 装置按键 亮 表示装置有键按下计算错

37、计算出错告警灯设置错参数设置出错告警灯硬盘1 硬盘1出错告警灯硬盘2 硬盘2出错告警灯硬盘硬盘出错告警灯告警总告警灯备用备用指示灯8个按键的定义如下:信号复归:按键复归面板的告警指示灯人工触发:按键人工启动故障录波硬盘检查:按键检查硬盘是否正常面板测试:按键测试面板的指示灯F1、F2、F3、F4为4个备用按键。3.2.3 SMU-2MB 端子定义及面板指示 图3.2.4 SMU-2MB 背面端子图SMU-2M-B 机箱背部由11块插件组成,如图3.2.4所示。其中P1(POWER 、P2(DO 、P3(CPU 、P4(AI 、P5(DI 、P6/P7(ISO 、P8/P9/P10/P11(TR

38、 的端子定义和SMU-2M-A 装置的定义相同,这里不再重复。同样,P8、P9、P10、P11交流插件的选型也可根据具体工程选配。3.2.4 SMU-2G 端子定义及面板指示 图3.2.5 SMU-2G 背部端子图SMU-2G机箱背部由11块插件组成,如图3.2.5所示。其中P1(POWER、P2(DO、P3(CPU、P4(AI、P5(DI、P6(ISO的端子定义和SMU-2M装置的定义相同,这里不再重复。P7为2台发电机组的鉴相脉冲和转速脉冲的输入信号板PHA,端子定义如下: 701、702为1号机组转速脉冲的输入,701+,702-。703、704为1号机组鉴相脉冲的输入,703+,704

39、-。710、711为2号机组转速脉冲的输入,710+,711-。712、713为2号机组鉴相脉冲的输入,712+,713-。P8为1号发电机机端电压、机端电流的输入端子及直流量输入,定义如下(对应的交流量板的型号为TR-3I3U6DC:P8-1,2 1号机组机端A相电流。P8-3,4 1号机组机端B相电流。P8-5,6 1号机组机端C相电流。P8-7,8 1号机组机端A相电压。P8-9,10 1号机组机端B相电压。P8-11,12 1号机组机端C相电压。P8-13,14 1号机组直流量输入。P8-15,16 1号机组直流量输入。P8-17,18 1号机组直流量输入。P8-19,20 1号机组直

40、流量输入。P8-21,22 1号机组直流量输入。P8-23,24 1号机组直流量输入。P9为2号发电机机端电压、机端电流的输入端子及直流量输入,定义同上(对应的交流量板的型号为TR-3I3U6DC。P10、P11为发电机备用直流量的输入端子,共可输入24路备用直流量(励磁电压、励磁电流、AGC信号等等,一般输入4-20mA或0-120V直流电压。对应的交流量板的型号为TR-12DC。P10、P11也可根据工程需要选配为交流通道。装置面板状态:如图 3.2.6 所示 图3.2.6 SMU-2G面板示意图面板上共有10个发光二极管:RUN 闪烁表示装置运行SATA1 闪烁表示SATA硬盘1正在读写

41、电源亮表示装置电源正常SATA2 闪烁表示SATA硬盘2正在读写PPS 闪烁表示装置接受到1PPS同步脉冲同步亮表示装置GPS已同步机端电压1闪烁 表示装置接受到1号机组的机端电压脉冲1闪烁 表示装置接受到1号机组外部转子脉冲(键相脉冲、转速脉冲机端电压2闪烁 表示装置接受到2号机组的机端电压脉冲2闪烁 表示装置接受到2号机组外部转子脉冲(键相脉冲、转速脉冲装置面板按键:目前暂未定义,留着后期应用。3.2.5 SMU-2GPS端子定义及面板指示 图3.2.7 GPS端子图POWER端子为装置工作电源接口,接入等级为DC220V/110V或AC220V/110V,端子定义为:PW1: DC220

42、V+PW2: DC220V-PW3: CGNDSMU-2GPS可采用双电源方式,一左一右2块电源板供电,保证装置的可靠性。GPS板放置GPS模块,背面端子上只有一个GPS天线接口。CPU板上的COM1串口用于调试,其孔位定义为:2-TXD;3-RXD;5-GND。单元最大可放置11块光纤输出板,每块光纤板的定义如下:10K: 10KHz同步采样脉冲GPS: GPS串口发1PPS:1PPS秒脉冲信号。图3.2.8为SMU-2GPS的面板示意图,5个LED的定义如下:PW:电源指示灯RUN:CPU运行指示灯BY:备用指示灯10KHz:10K采样脉冲输出指示灯1PPS:1PPS输出指示灯面板上的液晶

43、显示用于指示:年月日时分秒、捕获的卫星数和同步情况。Key1、Key2为2个备用按键。 图3.2.8 SMU-2GPS面板示意图3.2.6 SMU-2CS端子定义及面板指示 图3.2.9 SMU-2CS背面端子图图3.2.9中POWER为电源板,其中3个端子的定义为220V+、220V-、大地;中间2块为空面板;201212的12个端子包含了4付1常开1常闭的接点,可用于中央告警信号或控制信号的输出;COM1口为DB9调试RS232串口。其孔位定义为:2-TXD;3-RXD;5-GND。可使用SMU-2P(或笔记本电脑上的串行口与之相连,在PC上打开超级终端,设定到9600bps,8位数据,无

44、奇偶位方式,即可与同步相量测量控制装置对话,显示其工作状态、定值,并可人工启动、复位等。该口为调试时使用,正常运行时,不应使用该端口。COM2、COM3为2个DB9的标准RS232串口,其孔位定义为:1-DCD;2-TXD; 3-RXD;4-DTR;5-GND;6-DSR;7-RTS;8-CTS;9-RI。USB1、USB2、USB3为3个USB接口,可外接USB鼠标、键盘等。LAN1、LAN2、LAN3为3个10M/100M自适应以太网口(RJ45。LAN4、LAN5为2个10M的以太网口(RJ45。DISPLAY为15孔的标准显示器接口。 图3.2.10 SMU-2CS面板示意图如图3.2

45、.10中,二极管定义如下:12V 亮 表示+12V工作正常5V 亮 表示+5V工作正常RUN 装置正在运行 闪烁表示装置正在运行SATA1 硬盘1数据灯 闪烁表示硬盘1正在读写数据 SATA2 硬盘2数据灯 闪烁表示硬盘2正在读写数据 同步 装置同步状态 亮 表示装置处于同步状态 触发 装置处于触发启动状态 亮 表示PMU装置正在启动 硬盘告警硬盘出错告警灯主站14:数据集中器与4个主站的通讯指示灯PMU18:数据集中器与8个PMU测量单元的通讯指示灯8个按键的定义如下:信号复归:按键复归面板的告警指示灯人工触发:按键人工启动故障录波硬盘检查:按键检查硬盘是否正常面板测试:按键测试面板的指示灯

46、F1、F2、F3、F4为4个备用按键。第四章 SMU-2系列装置系统常规配置本章主要讨论以下内容:变电站同步相量测量装置系统配置发电厂同步相量测量装置系统配置SMU-2系列同步相量测量控制装置是应用于电网中发电厂、变电站广域同步相角测量控制。它支持集中的配屏方式,也支持分散的安装方式。4.1 变电站同步相量测量系统配置4.1.1 变电站同步相量测量系统结构对应用于WAMS/WAMAP系统中的变电站同步相量测量装置,可采用系统组屏的方式,同时也可采用分散安装的方式。可根据需要应用SMU-2M同步相量测量控制单元、SMU-2CS数据集中器、SMU-2GPS时钟同步单元、SMU-2P同步相角测量管理

47、单元构成系统。系统结构示意图如下所示。 图4.1 变电站相量测量系统结构示意图在上图中,可以单独设置SMU-2GPS,通过光纤接口向各个SMU-2M提供统一的时钟同步信号;也可以由一台SMU-2M内置的GPS模块通过光纤级联的方式向其他的SMU-2M装置提供时钟同步信号。各SMU-2M装置通过100M以太网与其中一台含DC功能的SMU-2M连接,通过交换机与各主站连接。现场还需要一台SMU-2P辅助分析单元进行就地分析、参数整定、实时数据显示等等。4.1.2 变电站集中配置结构若系统采用集中组屏的方式可采用如下图所示的结构:若站内检测的容量不大的情况下,可采用单面屏的配置如图3.2.1(A 图

48、所示。若站内容量较大可采用多面屏的配置,一面屏柜同单面屏,其他屏柜可直接安装SMU-2M装置,每面屏柜可安装1台SMU-2MA或2台SMU-2MB装置。装置可通过ST多模光纤进行同步对时。对集中式配置,需要配置如下的设备:序号设备名称型号1 机柜2 线路相量测量单元 SMU-2M3 数据辅助分析单元 SMU-2P4 GPS对时单元 SMU-2GPS5 数据集中器 SMU-2CS以太网信号光电转换插箱SMU-1FA8口交换机路由器(选配6 通信设备100M/10M E1转换器(选配多模光缆光纤跳线4.1.3 分散式配置示例分散配置时,SMU-2P可就近安装装置附近。各SMU-2MB装置之间有光纤

49、电缆连接实现采样与时钟的同步。各装置通过以太网电缆或光纤电缆连接,形成一个整体。序号设备名称型号1 线路相量测量单元 SMU-2MB2 数据管理分析单元 SMU-2P3 GPS天文时钟 SMU-2GPS4 数据集中器 SMU-2CSGPS光纤信号扩展箱站内以太网信号光电转换8口交换机5 通信设备10/100M到E1转换器(选配路由器(选配光缆(多模光纤跳线(多模4.2 发电厂相量测量装置对于WAMS/WAMAP系统中的发电厂相量测量装置,也可采用系统组屏与分布式安装的相结合的方式,应用SMU-2CS数据集中器、SMU-2M同步相量测量控制单元、SMU-2G发电机同步相量测量单元、SMU-2GP

50、S时钟同步单元、SMU-2P同步相角测量管理单元构成系统。系统结构示意如下图所示。可将电厂中线路部分的相量测量装置SMU-2M、与SMU-2GPS、 SMU-2CS数据集中器、交换机、HUB等集中组屏,而将SMU-2G内电势测量装置分散安装,就近安装于发电机附近。SMU-2G可通过光纤以太网方式连接到数据集中器SMU-2CS中。图4.2 发电厂同步相量测量系统结构示意图序号设备名称型号1 线路相量测量单元 SMU-2M2 发电机相量测量单元 SMU-2G3 数据集中器 SMU-2CS3 数据管理分析单元SMU-2P选配:电厂当地分析功能4 GPS天文时钟 SMU-2GPS 以太网信号光电转换插

51、箱(SMU-1FA光缆多模10/100M到E1转换器(选配5 通信设备8口交换机路由器(选配第五章 SMU-2系列装置技术性能指标本章讨论装置的技术性能指标z输入信号z采样指标z信号处理z装置时钟z同步相量数据测量、传输与记录z扰动数据记录方式z扰动数据启动判据z参数整定方式z辅助分析系统波形的计算和分析z通讯z绝缘性能z电磁兼容5.1 输入信号1额定频率:50Hz,60Hz;3交流额定电流(CT二次侧电流值:1A或5A4模拟量线性工作范围:a交流电压回路:0V120Vb交流电流回路:03I n(I n电流额定值c直流电流回路:420mA5开关量输入信号:开关量信号为有源24VDC/48VDC

52、/110VDC/220VDC,常开/常闭接点。6过载能力:a交流电压回路:1.5倍额定电压,连续工作;b交流电流回路:2倍额定电流,连续工作20倍额定电流,工作10秒40倍额定电流,工作1秒7精度:<±0.1%,自动无电位器校定5.2 采样指标z装置采样第1个采样点与一个新的秒脉冲对齐,对齐精度小于20ns;z采样速率10 kHz可调;z开关事件分辨率0.1ms;z25时,额定值下的电流、电压波形采样精度优于±0.1%;z25时,额定值下的各路电压、电流的有效值测量相对误差小于±0.1%;z有功功率测量误差不超过±0.2%;z无功功率测量误差不超过±0.2%;z频率测量的分辨率为0.001Hz;z相角测量误差不超过0.2度,内电势角度测量精度不超过0.5度;z温度从-5至55的变化引起的误差不超过满刻度的±0.2%;5.3 装置时钟z校时方式:外置GPS;z装置与GPS对时,时钟同步误差为±1µs 。5.4 同步相量数据测量、传输与记录1装置采样脉冲与GPS时钟同步。2装置以相量计算方法计算频率。每周波的测量数据,连同开关状态量输入,装置的自诊断状态数据被连续长期记录;同时,这些实时数据按整定以每n×10ms 一帧按IEEE std 13