1、國網電力科學研究院國電南瑞科技股份有限公司 SMU-2型同步相量測量裝置技術使用說明書 編寫:丁孝華趙景濤周捷楊永標魯文成海生滕云侯明國丁可仇佳鑫金雪田小東審核:孫國城批準:朱金大 SMU-2型同步相量測量裝置技術使用說明書目 錄第一章簡介及技術規范 (11.1概述 (11.2SMU-2系列同步相量測量控制裝置系統構成 (21.3SMU-2系列同步相量測量控制裝置技術特點 (21.4裝置設計遵循的標準 (3第二章 SMU-2系列裝置功能及容量 (52.1SMU-2MA同步相量測量控制單元 (52.1.1 SMU-2MA裝置容量 (52.1.2 SMU-2MA裝置功能 (52.2SMU-2MB同

2、步相量測量控制單元 (62.2.1 SMU-2MB裝置容量 (62.2.2 SMU-2MB裝置功能 (62.3SMU-2G發電機同步相量測量單元 (62.3.1 SMU-2G裝置容量 (72.3.2 SMU-2G裝置功能 (72.4SMU-2CS數據集中器 (82.4.1 SMU-2CS容量 (82.4.2 SMU-2CS功能 (82.5SMU-2GPS時鐘同步單元 (92.5.1 SMU-2GPS單元組成 (92.5.2 SMU-2GPS單元容量 (92.6SMU-2P同步相量輔助分析單元 (92.6.1 SMU-2P軟件平臺及運行環境 (102.6.2 SMU-2P參數設置 (102.6.

3、3 系統分析功能 (112.6.4 輔助存貯功能 (112.6.5 實時數據顯示 (112.6.6 同步相量裝置測試模擬主站軟件 (11第三章 SMU-2系列裝置組成及接線 (133.1SMU-2系列裝置的組成 (133.2SMU-2系列裝置的安裝及接線 (163.2.1 SMU-2系列裝置的安裝 (163.2.2 SMU-2MA端子定義及面板指示 (163.2.3 SMU-2MB端子定義及面板指示 (223.2.4 SMU-2G端子定義及面板指示 (223.2.5 SMU-2GPS端子定義及面板指示 (243.2.6 SMU-2CS端子定義及面板指示 (25第四章 SMU-2系列裝置系統常規

4、配置 (274.1變電站同步相量測量系統配置 (274.1.1 變電站同步相量測量系統結構 (274.1.2 變電站集中配置結構 (284.1.3 分散式配置示例 (284.2發電廠相量測量裝置 (29第五章 SMU-2系列裝置技術性能指標 (315.1輸入信號 (315.2采樣指標 (325.3裝置時鐘 (325.4同步相量數據測量、傳輸與記錄 (325.5擾動數據記錄方式 (325.6擾動數據啟動判據 (325.7參數整定方式 (335.8輔助分析系統波形的計算和分析 (335.9通訊 (335.10告警信號 (335.11絕緣性能 (335.12沖擊耐壓 (335.13高頻干擾抵抗力 (

5、345.14抗電磁干擾能力 (345.15環境條件 (345.16供電電源 (34第六章 SMU-2P同步相量測量裝置界面使用說明 (356.1裝置界面概況 (356.1.1 狀態條定義 (356.2系統結構圖 (376.3實時數據 (376.4系統工況 (416.5輔助分析功能 (416.6數據比對 (506.7界面其他功能介紹 (506.7.1 簡報窗 (506.7.2登錄框 (516.7.3 DC參數設置 (516.7.4 PMU定值管理 (546.7.5 通道參數校核 (58第七章分析工具使用說明 (647.1DYNVIEW分析工具 (647.1.1軟件遵循的標準 (647.1.2軟件

6、特點 (647.1.3軟件界面 (64- II -7.2故障文件分析軟件 (687.1.1故障分析軟件主界面 (687.1.2 菜單指引說明 (717.1.3 快捷工具欄指引說明 (72附錄售后服務 (75- III -第一章 簡介及技術規范本章包括下述SMU-2型同步相量測量控制裝置的簡單介紹:·概述·SMU-2同步相量測量控制裝置的構成·SMU-2同步相量測量控制裝置的技術特點·實現的功能·裝置設計遵循的標準1.1 概述電力系統中的SCADA系統能提供大約4秒刷新一次的穩態數據,而傳統的故障錄波器能提供故障前后幾秒內動態的快速波形數據(每秒

7、千次以上的原始錄波數據。但這二種監測方法都存在一定的不足:故障錄波器記錄的原始波形的快速動態數據量太大,不可能全天候保存,只能記錄故障前后幾秒的原始數據,對于電網中許多系統類型的故障不足以進行分析;SCADA系統中慢速刷新的穩態數據對于電網系統的動態狀態預測、低頻振蕩、故障分析等工作幾乎不能提供任何幫助。因此,在電力學術界就提出“同步相量測量理論”和“電力系統實時動態監測系統”來解決這個問題,通過基于GPS同步時鐘的相量測量裝置(Phasor Measurement Unit: PMU,同步采集電網各關鍵節點的電壓電流相量,這些同步相量數據不需要如同原始波形的采集密度就可對電網的動態運行狀態進

8、行實時精準的狀態預測,為輸電線路的低頻振蕩及故障分析等工作提供足夠的數據,為系統事后分析提供詳實而同步的數據。PMU是電力系統實時動態監測系統及廣域測量系統的核心單元。SMU-2 同步相量測量裝置利用GPS衛星時鐘信號和高速DSP數字信號處理技術,按照IEEE Standard 1344-1995(R2001和電力系統實時動態監測系統技術規范(本說明書簡稱為技術規范,測量出全電網各節點電壓電流同步相量和絕對相角。為全系統電網監測、變電站自動化測控、穩定控制、自適應繼電保護等功能提供必要的原始數據和實現手段。我國將逐年實現全國聯網。為配合全國聯網,進一步加強電力系統調度中心對電力系統的動態穩定監

9、測和分析能力,需要在重要的變電站和發電廠安裝同步相量測量裝置,構建電力系統實時動態監測系統,并通過調度中心分析中心站實現對電力系統動態過程的監測和分析。該系統將成為電力系統調度中心的動態實時數據平臺的主要數據源,并逐步與EMS系統及安全自動控制系統相結合,以加強對電力系統動態安全穩定的監控。- 1 -基于上述背景,國電南瑞科技股份有限公司在原SMU-1型PMU裝置的基礎上,利用GPS衛星時鐘信號、高速DSP數字信號處理技術和嵌入式操作系統,進行全新的研制開發,研制出SMU-2型新一代PMU裝置,在可靠性、算法實現、通訊技術上實現新的飛躍。1.2 SMU-2系列同步相量測量控制裝置系統構成SMU

10、-2系列同步相量測量控制裝置主要由以下部分組成:1SMU-2MA線路同步相量測量控制單元2SMU-2MB線路同步相量測量控制單元3SMU-2G發電機同步相量測量單元4SMU-2CS數據集中器單元5SMU-2P同步相量輔助分析單元6SMU-2GPS時鐘同步單元等部分。其中SMU-2GPS時鐘同步單元包括外置共享GPS單元、內部GPS模塊等。1.3 SMU-2系列同步相量測量控制裝置技術特點系統采用全嵌入式設計方法,SMU-2M、SMU-2G測量控制單元以及SMU-2CS數據集中器均采用源碼開放的Linux嵌入式實時操作系統,采用Motorola PowerPC和ADI BlackFin DSP組

11、成雙CPU系統,極大提高了測量控制單元的可靠性。具有較強的可靠性、網絡通信能力、可擴充性。采用16位同步A/D以10kHz的速率轉換數據。使得裝置的測量精度可達到0.1%;開關量分辨率為0.1ms ;頻率的測量分辨率達到0.001Hz。3.高精確性、靈活接口的時鐘信號系統采用高精度的GPS時鐘信號及高穩定度的恒溫晶振,獨特的軟硬件算法補償,提供系統高精確的時鐘及同步采集信號。系統在有效捕捉情況下,1PPS信號200ns精度。失去GPS同步時鐘信號60分鐘以內相角測量誤差不大于1.0度。外置共享型GPS 單元可以接受全站統一的對時信號,靈活可靠。4.高精度相角、功角測量依靠CPU快速處理、GPS

12、高精度對時、對時光纖級聯等技術,使得相位測量、內電勢角度的測量誤差在0.2度以內。- 2 -采用100M以太網技術和多線程技術實現同步相量數據的高速傳輸,從相量計算開始到送到主站的延遲時間約7.5ms-15.5ms(根據通信情況不等。6、裝置雙SATA硬盤設計采用雙SATA硬盤設計。支持故障數據的雙重備份,支持連續數據交替保存,以提高可靠性及讓每一硬盤得到修整。將傳統的故障錄波功能嵌入其中,使得該裝置在分析電網擾動、故障等方面大大高于同類裝置。一體化背插式機箱結構設計,強弱電完全分開,可大大減少外部電磁干擾在弱電側的耦合增強裝置的抗干擾能力,提高可靠性和安全性?？垢蓴_好;特別設計的PCB,EM

13、C 性能好,滿足16位分辨率的噪聲要求;內置GPS授時可靠;采用原碼公開的實時操作系統,安全可靠。9、大容量的輸入通道SMU-2MA: 96路交流量+256路開關量;SMU-2MB: 48路交流量+64路開關量;SMU-2G : 2臺發電機組的測量:2個鍵相脈沖,2個轉速脈沖,12路交流輸入,36路直流量(也可選配為交流輸入,32路開關量。10、采用直接法自適應測量內電勢及功角。每一臺SMU-2G可同時測量2臺發電機組的同步相量和功角。系統可采集發電機鍵相脈沖及發電機轉速脈沖信號,自適應矯正脈沖的初始位置,通過脈沖來測量發電機轉子位置,采用直接法測量發電機內電勢及功角。1.4 裝置設計遵循的標

14、準本裝置的設計采用以下標準設計:IEEE Std 1344-1995(R2001IEEE Standard for Synchrophasors for Power SystemsQ/GDW 131-2006 電力系統實時動態監測系統技術規范IEEE Std C37.118-2005 電力系統同步相量標準GB/T 7261-2000 繼電器及裝置基本試驗方法GB/T 11287-2000 電氣繼電器第21部分:度量繼電器和保護裝置的振動、沖擊、碰撞和地震試驗GB/T 14285-1993 繼電保護和安全自動裝置技術規程GB/T 14537-1993 量度繼電器和保護裝置的沖擊與碰撞試驗(IEC

15、60255-21-2:1998GB/T 14598.9-10 電氣繼電器GB/T 14598.13-14 度量繼電器和保護裝置的電氣干擾試驗GB/T 16836-1997 度量繼電器和保護裝置安全設計的一般要求。GB/T 17626.5-1999 電磁兼容試驗和測量技術浪涌(沖擊抗擾度試驗GB/T 17626.6-1998 電磁兼容試驗和測量技術射頻場感應的傳導騷擾抗擾度DL/T 478-2001 靜態繼電保護及安全自動裝置通用技術條件DL/T 720-2000 電力系統繼電保護柜、屏通用技術條件DL/T 5147-2001 電力系統安全自動裝置設計技術規定DL/T 5136-2001 火力發

16、電廠、變電所二次接線設計技術規程IEC 60870-5-104 遠動設備及系統第5-104部分:傳輸規約采用標準傳輸文件集的IEC60870-5-101網絡訪問ANSI/IEEE C37.111-1991 電力系統暫態數據交換通用格式IEC 60870-5-101 遠動設備及系統傳輸規約基本遠動任務配套標準IEC 60870-5-103 遠動設備及系統傳輸規約保護通信配套標準第二章 SMU-2系列裝置功能及容量本章討論裝置的功能及容量配置z SMU-2MA線路同步相量測量控制單元z SMU-2MB線路同步相量測量控制單元z SMU-2G發電機同步相量測量單元z SMU-2CS數據集中器單元z

17、SMU-2GPS時鐘同步單元z SMU-2P 同步相量輔助分析單元2.1 SMU-2MA同步相量測量控制單元SMU-2MA結構上為12U整機箱,是專為大容量的變電站線路同步相量測控而設計的。軟件平臺采用實時多任務操作系統,硬件平臺采用MCU+DSP雙CPU嵌入式結構設計。2.1.1 SMU-2MA裝置容量每臺SMU-2MA同步相量測量控制單元測量容量為:z模擬量:96路z開關量:256路z模擬量測量范圍:電壓:0120V電流:03In(一般在定貨時需指出1A/5A制CT2.1.2 SMU-2MA裝置功能測量三相基波電壓、三相基波電流、序量值、開關狀態等帶有實時時標的矢量值。將帶有實時時標的矢量

18、值、擾動記錄文件,以IEEE std 1344-1995(R2001規約,通過網絡方式以規定的速率向數據集中器發送。實時測量數據監測通過實時相量值,計算出U、I、P、Q、功率因素、F、功角等值,作為實時在線監測。具備暫態錄波功能,可完成所有常規故障錄波的功能。用于記錄瞬時采樣的數據的輸出格式符合ANSI/IEEEC37.111-1991(COMTRADE的要求。具有全域啟動命令的發送和接收,以記錄特定的系統擾動數據。裝置實時檢查自身的狀況,對裝置異常、參數異常、程序自恢復、CT或PT斷線、直流電流消失、通信異常等在本地顯示或上傳告警?？稍诋數鼗蚋鶕髡镜拿顏硇薷南到y的構成。2.2 SMU-2

19、MB同步相量測量控制單元SMU-2MB結構上為6U整機箱,是針對較小容量的變電站同步相量測控單元,可完成330KV及以上電壓等級變電站中一個間隔的交流通道測量。軟件平臺采用實時多任務操作系統,硬件平臺采用MCU+DSP雙CPU嵌入式結構設計。2.2.1 SMU-2MB裝置容量每臺SMU-2MB同步相量測量控制單元測量容量為:z模擬量:48路z開關量:64路z模擬量測量范圍:電壓:0120V電流:03In(一般在定貨時需指出1A/5A制CTz集中、分散配置。2.2.2 SMU-2MB裝置功能SMU-2MB除了交流量和開關量輸入容量較少之外,裝置功能同SMU-2MA。2.3 SMU-2G發電機同步

20、相量測量單元SMU-2G結構上為6U整機箱,是專為發電機組設計的同步相量測量單元,可同時測量2臺發電機組的機端電壓電流同步相量和發電機功角。 SMU-2G發電機同步相量測量單元軟件平臺采用實時多任務操作系統,硬件平臺嵌入式結構設計。2.3.1 SMU-2G裝置容量每臺SMU-2G發電機同步相量測量單元測量容量為:z模擬量輸入:3×2路電壓、3×2路電流、12路直流,24路交流輸入(可選配為直流交流量一般接入2臺機組的三相機端電壓、機端電流;直流量可接入勵磁電壓、勵磁電流、AGC信號、AVC信號、PSS的PID信號、調頻PID信號、氣門開度信號、一次調頻控制指令等等。z轉子脈

21、沖:2×2路每臺機組輸入:1路鑒相脈沖:1脈沖/轉1路轉速脈沖信號z模擬量輸出:4-20mA輸出(選配z開關量:32路z模擬量測量范圍:電壓:0120V電流:03In直流:4-20mAz分散安裝或集中式安裝2.3.2 SMU-2G裝置功能測量2臺發電機組的三相機端電壓、三相機端電流、序量值、開關狀態等的實時同步相量值。采用直接法測量發電機功角及內電勢角度,采用計算法測量內電勢相量值。將實時時標量值以IEEE std 1344-1995(R2001規約,以網絡方式按整定的速率向數據集中器發送。實時測量數據監測通過實時相量值,計算出U、I、F、功角、內電勢等值,作為實時在線監測。具備暫態

22、錄波功能,可完成所有常規故障錄波的功能。用于記錄瞬時采樣的數據的輸出格式符合ANSI/IEEEC37.111-1991(COMTRADE的要求。具有全域啟動命令的發送和接收,以記錄特定的系統擾動數據。裝置實時檢查自身的狀況,對裝置異常、參數異常、程序自恢復、通信異常等在本地顯示或上傳告警。可在當地或根據主站的命令來修改系統的構成。2.4 SMU-2CS數據集中器SMU-2CS的軟件平臺采用嵌入式設計,廠站中的PMU采集單元需要通過數據集中器向主站轉發數據。2.4.1 SMU-2CS容量每臺SMU-2CS同步相量數據集中器最大容量:z SMU-2M裝置:8臺z SMU-2G裝置:8臺z連接主站數

23、:4個z網絡通訊口:標配3個10M/100M自適應網口,可擴充;2個10M網口z串行口:2個,可擴充2.4.2 SMU-2CS功能通過網絡口與SMU-2M、SMU-2G等單元通訊,接收并解釋其報文信息。將實時時標量值以IEEE std 1344-1995(R2001規約,以UDP或TCP/IP報文,以規定的速率向集中控制單元發送?？梢砸訧EC60870-5-103或FTP的格式和主站交換故障數據。最大可同時向4個主站連接。在規約中,與各主站通訊的進程相互獨立,互不干擾。裝置可設置轉發表,可通過設置整定,向不同的主站發送不同的相量數據。作為系統的第二級數據存貯器,可將接受到的測量單元的動態相量數

24、據進行存貯。裝置實時檢查全站的裝置運行情況,在裝置出現通訊異常,GPS失步等情況下,在本地告警節點開出并上傳告警?？稍诋數鼗蚋鶕髡镜拿顏硇薷南到y的構成。2.5 SMU-2GPS時鐘同步單元SMU-2GPS時鐘同步單元包括外置共享GPS單元、內嵌式GPS模塊等。SMU-2GPS主要通過接受外部GPS信號,通過將該信號進行轉換后,通過光纖方式,將GPS報文信息、1PPS信號、同步信號等向各個SMU測量單元進行發送。GPS單元在丟星狀態下,可通過內部的恒溫晶振對時鐘信號進行修正,使在丟星情況下,保證時鐘具備一定的精度。內嵌式GPS模塊是SMU-2M或SMU-2G中的一個插件,其對時精度、守時能力

25、和外置式GPS單元是一樣的。當廠站內配置較少的PMU裝置時,可采用內嵌式GPS插件。2.5.1 SMU-2GPS單元組成SMU-2GPS主要由以下部分組成:1GPS模塊或全站統一時鐘輸入(直流B碼2恒溫晶振及控制系統3GPS擴展插件4GPS天線(規格30米、50米、100米說明:在GPS天線100米時,天線中需要加入GPS信號增強器。2.5.2 SMU-2GPS單元容量1ST多模光纖輸出接口最大11組,可接入11臺SMU-2裝置2擴展接口可根據工程情況選配3RS232電氣接口1組,可輸出GPS信號。2.6 SMU-2P 同步相量輔助分析單元該單元采用工控機平臺,具有良好的人機界面。其功能主要為

26、同步相量測量單元及數據集中器的人機界面顯示,參數整定,動態數據的顯示分析,錄波數據的分析功能,發電機組的試驗分析,波形計算打印等。2.6.1 SMU-2P軟件平臺及運行環境SMU-2P同步相量輔助分析單元采用工業控制計算機為硬件平臺。SMU-2P軟件的安裝,可使用廠家提供的安裝光盤完成軟件的安裝。SMU-2P可放置于變電站/發電廠監控人員工作臺上。通過以太網與SMU-2CS數據集中器管理單元通信。通過SMU-2P可實現對站內的各裝置進行維護,實時監視現場模擬量、開關量的變化。在系統發生擾動的情況下,可通過分析軟件,進行就地分析。同時系統還可為站內的二級存貯提供額外的海量存貯器。2.6.2 SM

27、U-2P參數設置SMU-2P對系統的參數設置主要有如下對管理單元SMU-2CS、采集單元SMU-2M、SMU-2G的參數設置。 數據集中器單元SMU-2CS的設置數據集中器SMU-2CS可以是獨立的裝置,也可以是由廠站內的某一臺SMU-2M的CPU板兼有數據集中器的軟件功能,可對SMU-2CS可進行如下設置:1系統對應的主站數目2對應各主站的數據管道端口、命令管道端口3對應各主站的IP地址4對應各主站的轉發表設置5系統的廠站名稱6SMU-2CS連接的采集單元IP地址7系統的配置文件 同步相量采集單元SMU-2M/2G的設置對同步相量采集單元可進行如下設置:1廠站名稱

28、:各裝置的名稱2站號:在同一廠站中用于唯一標識裝置的代號,為四位整數。3IP地址:裝置的IP地址,通過此地址管理單元與裝置通訊4模擬量通道數:裝置所接入的模擬量通道總數5開關量通道數:裝置所接入的開關量通道總數6頻率通道數:裝置所接入的頻率量通道總數7直流量通道數:裝置所接入的直流量通道總數8GPS模式:裝置接入GPS的情況9數據集中器的IP地址10歷史記錄/暫態記錄存貯的IP地址11UTC時差:裝置運行當地與格林威治之間的時差12發電機數:裝置所接入的發電機總數13各通道的增益幅值、增益相角、偏置參數14各通道的啟動定值2.6.3 系統分析功能SMU-2P單元可從接受到的擾動記錄中讀取以CO

29、MTRADE格式存貯的記錄,從這些數據中進行分析、打印。應用分析軟件功能主要包括:1故障錄波波形分析2相量分析3序量分析4諧波分析5頻率分析2.6.4 輔助存貯功能SMU-2P可為整個系統提供后備的海量存貯器,可根據需要配置40G以上的硬盤。可以通過FTP方式將SMU-2M和SMU-2G裝置內的重要數據導入到SMU-2P進行備份保存。2.6.5 實時數據顯示SMU-2P可以通過通訊訪問現場的實時運行情況,在界面上可顯示:1各遙信開關量的狀態2各模擬量的幅值、相位3系統狀態圖4發電機功角顯示2.6.6 同步相量裝置測試模擬主站軟件該測試程序可用來在現場調試時,模擬主站單元向站內各PMU裝置進行召

30、喚配置幀,召喚現場運行的信息。其主要實現以下功能:1接受到的IEEE std 1344-1995(R2001通道報文解析2接受各PMU裝置的1秒數據幀3接受各PMU裝置的整點數據4顯示相量的矢量圖5比較某幾個相量的角差,并通過圖形顯示6顯示各PMU的觸發信息、同步信息7顯示系統的通訊流量第三章 SMU-2系列裝置組成及接線本章主要討論SMU-2系列裝置的組成及安裝接線。3.1 SMU-2系列裝置的組成SMU-2系列同步相量測量控制裝置主要由以下部分組成,即: SMU-2MA線路同步相量測量控制單元,如圖3.1.1所示。 SMU-2G發電機同步相量測量單元,如圖3.1.2所示。 SMU-2CS同

31、步相量數據集中器,如圖3.1.3所示。 SMU-2P同步相角測量管理單元,如圖3.1.4所示。 SMU-2GPS時鐘同步單元,如圖3.1.5所示。 圖3.1.1 SMU-2MA同步相量測量控制單元 圖3.1.2 SMU-2MB/SMU-2G同步相量測量單元 圖3.1.3 SMU-2CS 數據集中器 圖3.1.5 SMU-2P 同步相角測量管理單元 圖3.1.6 SMU-2GPS時鐘同步單元3.2 SMU-2系列裝置的安裝及接線3.2.1 SMU-2系列裝置的安裝SMU-2系列裝置可根據實際工程的需要進行組屏安裝,也可進行分散安裝。圖3.2.1為SMU-2組屏安裝的屏面布置示意圖。 (A網控/變

32、電站SMU屏面布置圖(B發電機SMU屏面布置圖圖3.2.1 同步相量測量裝置屏面布置示意圖3.2.2 SMU-2MA端子定義及面板指示 圖3.2.2 SMU-2MA背部端子圖P1為電源板插件。該部分接入裝置電源DC220V/110V。 P2為GPS模塊及DO開出插件,具體定義如下: 該模件上面的12個端子包含了4付1常開1常閉的接點,可用于中央告警信號或控制信號的輸出;中間為1個GPS天線插座;下面是ST多模光纖接口:分別是GPS 和1PPS信號的輸入和輸出接口,可用于現場GPS光纖信號的級聯。注:GPS天線為弱電信號,應單獨走線,不與控制電纜、CT/PT電纜并列。P3為CPU板插件,具體定義

33、如下:COM1口為DB9調試RS232串口。其孔位定義為:2-TXD;3-RXD;5-GND。可使用SMU-2P(或筆記本電腦上的串行口與之相連,在PC上打開超級終端,設定到9600bps,8位數據,無奇偶位方式,即可與同步相量測量控制裝置對話,顯示其工作狀態、定值,并可人工啟動、復位等。該口為調試時使用,正常運行時,不應使用該端口。COM2、COM3為2個DB9的標準RS232串口,其孔位定義為:1-DCD;2-TXD;3-RXD;4-DTR;5-GND;6-DSR;7-RTS;8-CTS;9-RI。USB1、USB2、USB3為3個USB接口,可外接USB鼠標、鍵盤等。LAN1、LAN2、

34、LAN3為3個10M/100M自適應以太網口(RJ45。LAN4、LAN5為2個10M的以太網口(RJ45。DISPLAY為15孔的標準顯示器接口。P4、P5為AI插件,該插件為空面板,用于集中和處理交流插件的交流信號。P6、P7為DI插件,該插件為空面板,用于集中和處理開關量插件的開入信號。P8P15為8塊ISO開關量插件(滿配置時,每塊插件有32路開關量,由具體工程配置決定該處接入開關量信號的個數。一臺SMU-2M最大能接入256個開關量,每塊ISO插件的具體定義如下: 開關量信號的電源負端(電壓等級為DC220V、DC110V、DC48V,若為DC48V時要外加電源模塊,電源正端接至作為

35、開關量信號輸入的接點,另一端即一般為工程圖紙上端子排的“開關量信號公共端”。接線時請參見實際的工程圖紙。P16P23為8塊TR200交流量插件,對于SMU-2M-A而言,有TR-6I6U、TR-12I、TR-12U三種型號,可根據具體工程選配。定義如下: 12U機箱下面的8個TR200(P16P23插件接入模擬量信號。由具體工程配置決定該處接入幾組電壓、電流信號,1個SMU-2MA機箱最多接入96路模擬量。交流電流信號推薦使用A VR48或2.0mm以上的線。SMU-2MA面板共有22個發光二極管指示裝置工作狀態,8個按鍵測試裝置的功能,如圖3.2.3所示。 圖 3.2.3 SMU-2M-A面

36、板示意圖如圖3.2.3中,二極管定義如下:12V 亮 表示+12V工作正常5V 亮 表示+5V工作正常RUN 裝置正在運行 閃爍表示裝置正在運行SATA1 硬盤1數據燈 閃爍表示硬盤1正在讀寫數據 SATA2 硬盤2數據燈 閃爍表示硬盤2正在讀寫數據同步 裝置同步狀態 亮 表示裝置處于同步狀態PPS PPS接受狀態 閃爍表示裝置接受1PPS正常 觸發 裝置處于觸發啟動狀態 亮 表示裝置正在啟動采樣 裝置采樣 亮 表示裝置采樣正常重采樣 裝置重采樣 亮 表示裝置重采樣正常DC DC通訊數據 亮 表示DC正在通訊設置 裝置參數設置 亮 表示裝置正在設置參數按鍵 裝置按鍵 亮 表示裝置有鍵按下計算錯

37、計算出錯告警燈設置錯參數設置出錯告警燈硬盤1 硬盤1出錯告警燈硬盤2 硬盤2出錯告警燈硬盤硬盤出錯告警燈告警總告警燈備用備用指示燈8個按鍵的定義如下:信號復歸:按鍵復歸面板的告警指示燈人工觸發:按鍵人工啟動故障錄波硬盤檢查:按鍵檢查硬盤是否正常面板測試:按鍵測試面板的指示燈F1、F2、F3、F4為4個備用按鍵。3.2.3 SMU-2MB 端子定義及面板指示 圖3.2.4 SMU-2MB 背面端子圖SMU-2M-B 機箱背部由11塊插件組成,如圖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、 的端子定義和SMU-2M-A 裝置的定義相同,這里不再重復。同樣,P8、P9、P10、P11交流插件的選型也可根據具體工程選配。3.2.4 SMU-2G 端子定義及面板指示 圖3.2.5 SMU-2G 背部端子圖SMU-2G機箱背部由11塊插件組成,如圖3.2.5所示。其中P1(POWER、P2(DO、P3(CPU、P4(AI、P5(DI、P6(ISO的端子定義和SMU-2M裝置的定義相同,這里不再重復。P7為2臺發電機組的鑒相脈沖和轉速脈沖的輸入信號板PHA,端子定義如下: 701、702為1號機組轉速脈沖的輸入,701+,702-。703、704為1號機組鑒相脈沖的輸入,703+,704

39、-。710、711為2號機組轉速脈沖的輸入,710+,711-。712、713為2號機組鑒相脈沖的輸入,712+,713-。P8為1號發電機機端電壓、機端電流的輸入端子及直流量輸入,定義如下(對應的交流量板的型號為TR-3I3U6DC:P8-1,2 1號機組機端A相電流。P8-3,4 1號機組機端B相電流。P8-5,6 1號機組機端C相電流。P8-7,8 1號機組機端A相電壓。P8-9,10 1號機組機端B相電壓。P8-11,12 1號機組機端C相電壓。P8-13,14 1號機組直流量輸入。P8-15,16 1號機組直流量輸入。P8-17,18 1號機組直流量輸入。P8-19,20 1號機組直

40、流量輸入。P8-21,22 1號機組直流量輸入。P8-23,24 1號機組直流量輸入。P9為2號發電機機端電壓、機端電流的輸入端子及直流量輸入,定義同上(對應的交流量板的型號為TR-3I3U6DC。P10、P11為發電機備用直流量的輸入端子,共可輸入24路備用直流量(勵磁電壓、勵磁電流、AGC信號等等,一般輸入4-20mA或0-120V直流電壓。對應的交流量板的型號為TR-12DC。P10、P11也可根據工程需要選配為交流通道。裝置面板狀態:如圖 3.2.6 所示 圖3.2.6 SMU-2G面板示意圖面板上共有10個發光二極管:RUN 閃爍表示裝置運行SATA1 閃爍表示SATA硬盤1正在讀寫

41、電源亮表示裝置電源正常SATA2 閃爍表示SATA硬盤2正在讀寫PPS 閃爍表示裝置接受到1PPS同步脈沖同步亮表示裝置GPS已同步機端電壓1閃爍 表示裝置接受到1號機組的機端電壓脈沖1閃爍 表示裝置接受到1號機組外部轉子脈沖(鍵相脈沖、轉速脈沖機端電壓2閃爍 表示裝置接受到2號機組的機端電壓脈沖2閃爍 表示裝置接受到2號機組外部轉子脈沖(鍵相脈沖、轉速脈沖裝置面板按鍵:目前暫未定義,留著后期應用。3.2.5 SMU-2GPS端子定義及面板指示 圖3.2.7 GPS端子圖POWER端子為裝置工作電源接口,接入等級為DC220V/110V或AC220V/110V,端子定義為:PW1: DC220

42、V+PW2: DC220V-PW3: CGNDSMU-2GPS可采用雙電源方式,一左一右2塊電源板供電,保證裝置的可靠性。GPS板放置GPS模塊,背面端子上只有一個GPS天線接口。CPU板上的COM1串口用于調試,其孔位定義為:2-TXD;3-RXD;5-GND。單元最大可放置11塊光纖輸出板,每塊光纖板的定義如下:10K: 10KHz同步采樣脈沖GPS: GPS串口發1PPS:1PPS秒脈沖信號。圖3.2.8為SMU-2GPS的面板示意圖,5個LED的定義如下:PW:電源指示燈RUN:CPU運行指示燈BY:備用指示燈10KHz:10K采樣脈沖輸出指示燈1PPS:1PPS輸出指示燈面板上的液晶

43、顯示用于指示:年月日時分秒、捕獲的衛星數和同步情況。Key1、Key2為2個備用按鍵。 圖3.2.8 SMU-2GPS面板示意圖3.2.6 SMU-2CS端子定義及面板指示 圖3.2.9 SMU-2CS背面端子圖圖3.2.9中POWER為電源板,其中3個端子的定義為220V+、220V-、大地;中間2塊為空面板;201212的12個端子包含了4付1常開1常閉的接點,可用于中央告警信號或控制信號的輸出;COM1口為DB9調試RS232串口。其孔位定義為:2-TXD;3-RXD;5-GND?？墒褂肧MU-2P(或筆記本電腦上的串行口與之相連,在PC上打開超級終端,設定到9600bps,8位數據,無

44、奇偶位方式,即可與同步相量測量控制裝置對話,顯示其工作狀態、定值,并可人工啟動、復位等。該口為調試時使用,正常運行時,不應使用該端口。COM2、COM3為2個DB9的標準RS232串口,其孔位定義為:1-DCD;2-TXD; 3-RXD;4-DTR;5-GND;6-DSR;7-RTS;8-CTS;9-RI。USB1、USB2、USB3為3個USB接口,可外接USB鼠標、鍵盤等。LAN1、LAN2、LAN3為3個10M/100M自適應以太網口(RJ45。LAN4、LAN5為2個10M的以太網口(RJ45。DISPLAY為15孔的標準顯示器接口。 圖3.2.10 SMU-2CS面板示意圖如圖3.2

45、.10中,二極管定義如下:12V 亮 表示+12V工作正常5V 亮 表示+5V工作正常RUN 裝置正在運行 閃爍表示裝置正在運行SATA1 硬盤1數據燈 閃爍表示硬盤1正在讀寫數據 SATA2 硬盤2數據燈 閃爍表示硬盤2正在讀寫數據 同步 裝置同步狀態 亮 表示裝置處于同步狀態 觸發 裝置處于觸發啟動狀態 亮 表示PMU裝置正在啟動 硬盤告警硬盤出錯告警燈主站14:數據集中器與4個主站的通訊指示燈PMU18:數據集中器與8個PMU測量單元的通訊指示燈8個按鍵的定義如下:信號復歸:按鍵復歸面板的告警指示燈人工觸發:按鍵人工啟動故障錄波硬盤檢查:按鍵檢查硬盤是否正常面板測試:按鍵測試面板的指示燈

46、F1、F2、F3、F4為4個備用按鍵。第四章 SMU-2系列裝置系統常規配置本章主要討論以下內容:變電站同步相量測量裝置系統配置發電廠同步相量測量裝置系統配置SMU-2系列同步相量測量控制裝置是應用于電網中發電廠、變電站廣域同步相角測量控制。它支持集中的配屏方式,也支持分散的安裝方式。4.1 變電站同步相量測量系統配置4.1.1 變電站同步相量測量系統結構對應用于WAMS/WAMAP系統中的變電站同步相量測量裝置,可采用系統組屏的方式,同時也可采用分散安裝的方式?？筛鶕枰獞肧MU-2M同步相量測量控制單元、SMU-2CS數據集中器、SMU-2GPS時鐘同步單元、SMU-2P同步相角測量管理

47、單元構成系統。系統結構示意圖如下所示。 圖4.1 變電站相量測量系統結構示意圖在上圖中,可以單獨設置SMU-2GPS,通過光纖接口向各個SMU-2M提供統一的時鐘同步信號;也可以由一臺SMU-2M內置的GPS模塊通過光纖級聯的方式向其他的SMU-2M裝置提供時鐘同步信號。各SMU-2M裝置通過100M以太網與其中一臺含DC功能的SMU-2M連接,通過交換機與各主站連接?，F場還需要一臺SMU-2P輔助分析單元進行就地分析、參數整定、實時數據顯示等等。4.1.2 變電站集中配置結構若系統采用集中組屏的方式可采用如下圖所示的結構:若站內檢測的容量不大的情況下,可采用單面屏的配置如圖3.2.1(A 圖

48、所示。若站內容量較大可采用多面屏的配置,一面屏柜同單面屏,其他屏柜可直接安裝SMU-2M裝置,每面屏柜可安裝1臺SMU-2MA或2臺SMU-2MB裝置。裝置可通過ST多模光纖進行同步對時。對集中式配置,需要配置如下的設備:序號設備名稱型號1 機柜2 線路相量測量單元 SMU-2M3 數據輔助分析單元 SMU-2P4 GPS對時單元 SMU-2GPS5 數據集中器 SMU-2CS以太網信號光電轉換插箱SMU-1FA8口交換機路由器(選配6 通信設備100M/10M E1轉換器(選配多模光纜光纖跳線4.1.3 分散式配置示例分散配置時,SMU-2P可就近安裝裝置附近。各SMU-2MB裝置之間有光纖

49、電纜連接實現采樣與時鐘的同步。各裝置通過以太網電纜或光纖電纜連接,形成一個整體。序號設備名稱型號1 線路相量測量單元 SMU-2MB2 數據管理分析單元 SMU-2P3 GPS天文時鐘 SMU-2GPS4 數據集中器 SMU-2CSGPS光纖信號擴展箱站內以太網信號光電轉換8口交換機5 通信設備10/100M到E1轉換器(選配路由器(選配光纜(多模光纖跳線(多模4.2 發電廠相量測量裝置對于WAMS/WAMAP系統中的發電廠相量測量裝置,也可采用系統組屏與分布式安裝的相結合的方式,應用SMU-2CS數據集中器、SMU-2M同步相量測量控制單元、SMU-2G發電機同步相量測量單元、SMU-2GP

50、S時鐘同步單元、SMU-2P同步相角測量管理單元構成系統。系統結構示意如下圖所示?？蓪㈦姀S中線路部分的相量測量裝置SMU-2M、與SMU-2GPS、 SMU-2CS數據集中器、交換機、HUB等集中組屏,而將SMU-2G內電勢測量裝置分散安裝,就近安裝于發電機附近。SMU-2G可通過光纖以太網方式連接到數據集中器SMU-2CS中。圖4.2 發電廠同步相量測量系統結構示意圖序號設備名稱型號1 線路相量測量單元 SMU-2M2 發電機相量測量單元 SMU-2G3 數據集中器 SMU-2CS3 數據管理分析單元SMU-2P選配:電廠當地分析功能4 GPS天文時鐘 SMU-2GPS 以太網信號光電轉換插

51、箱(SMU-1FA光纜多模10/100M到E1轉換器(選配5 通信設備8口交換機路由器(選配第五章 SMU-2系列裝置技術性能指標本章討論裝置的技術性能指標z輸入信號z采樣指標z信號處理z裝置時鐘z同步相量數據測量、傳輸與記錄z擾動數據記錄方式z擾動數據啟動判據z參數整定方式z輔助分析系統波形的計算和分析z通訊z絕緣性能z電磁兼容5.1 輸入信號1額定頻率:50Hz,60Hz;3交流額定電流(CT二次側電流值:1A或5A4模擬量線性工作范圍:a交流電壓回路:0V120Vb交流電流回路:03I n(I n電流額定值c直流電流回路:420mA5開關量輸入信號:開關量信號為有源24VDC/48VDC

52、/110VDC/220VDC,常開/常閉接點。6過載能力:a交流電壓回路:1.5倍額定電壓,連續工作;b交流電流回路:2倍額定電流,連續工作20倍額定電流,工作10秒40倍額定電流,工作1秒7精度:<±0.1%,自動無電位器校定5.2 采樣指標z裝置采樣第1個采樣點與一個新的秒脈沖對齊,對齊精度小于20ns;z采樣速率10 kHz可調;z開關事件分辨率0.1ms;z25時,額定值下的電流、電壓波形采樣精度優于±0.1%;z25時,額定值下的各路電壓、電流的有效值測量相對誤差小于±0.1%;z有功功率測量誤差不超過±0.2%;z無功功率測量誤差不超過±0.2%;z頻率測量的分辨率為0.001Hz;z相角測量誤差不超過0.2度,內電勢角度測量精度不超過0.5度;z溫度從-5至55的變化引起的誤差不超過滿刻度的±0.2%;5.3 裝置時鐘z校時方式:外置GPS;z裝置與GPS對時,時鐘同步誤差為±1µs 。5.4 同步相量數據測量、傳輸與記錄1裝置采樣脈沖與GPS時鐘同步。2裝置以相量計算方法計算頻率。每周波的測量數據,連同開關狀態量輸入,裝置的自診斷狀態數據被連續長期記錄;同時,這些實時數據按整定以每n×10ms 一幀按IEEE std 13