摘 要本文首先介绍了PMU(Phasor Measurement Unit)的主要技术问题：同步数据采集和相量计算方法，初步分析影响相量测量单元准确度的因素和解决方法，最后简单介绍了PUM在电力系统中的应用。
关键词PMU；WAMS；广域相量测量；应用技术
1、前 言
同步相量测量装置PMU是1980年首次提出的。随着GPS在民用领域的应用，PMU应运而生，而全球发生的几次大电网事故推动了PMU和基于PMU的WAMS(Wide Area Measurement System)同步相量测量技术在系统中的应用。工程技术人员可以根据PMU提供的精确相量数据，确定系统故障的一系列事件的先后顺序，确定导致系统故障的原因和故障点。现场试验及研究结果表明：WAMW技术在电力系统稳定预测与控制、状态估计与动态监视、继电保护、模型验证、故障定位等有着广泛的应用前景
2、PMU的主要技术问题
PMU要求同步对时误差不超过1?s，相量幅度误差小于0.2％，角度误差不过0.2度，频率测量为45－55Hz，误差不超过0.005Hz，能连续记录14天的数据，最快100Hz。GPS信号丢失时能自动守时，GPS失锁60分钟，误差不超过55?s，按照标准协议传送动态数据。PMU的主要技术问题包括同步采集和相量计算。
2.1同步采集
典型的PMU的结构如图2-1所示，基本原理为：锁相振荡器将GPS接收器给出1pps信号分成一系列脉冲用于采样，交流信号经过滤波处理后经A/D模数转换器量化，再经过微处理器进行离散傅立叶变换计算出相量。微处理器也可以采用对称分量法计算出正序相量。PUM装置按照一定的标准将时间标记、正序相量等装配成报文，传送到远端的数据集中器。收集来自各个数据集中器的PMU信息，为全系统的保护、控制和监视提供数据。
2.2相量计算
相量测量算法主要有离散傅立叶变换法(DFT)、过零检测法等。
2.2.1 过零检测法
过零检测法只需将被测工频信号的过零点时刻，与某一标准时间相比较即可得出相角差，是比较直观的一种同步相量测量方法。对于50Hz的工频信号，子站和参考站的电压相角差为若要在每一个周波内都能进行相位比较，提高相角测量的实时性，则需要以GPS的1PPS为基准，由WAMS的CPU内的精确晶振时钟建立标准的50Hz信号，由CPU在电压过零点时打上时间标签，再求出各个节点电压相对于标准的50Hz信号的相角差。过零检测法原理比较简单，易于实现，但其易受谐波、噪声和非周期分量的影响，精度不高，实时性不好，需要与其他技术手段结合使用。
2.2.2 离散傅立叶变换法
DFT是在电力系统相量计算中应用最广泛的算法之一。DFT有滤波功能，可以准确地求出信号中的直流分量、基波分量和各次谐波分量，计算精度不受直流分量和谐波分量的影响。
N为每周波的采样点数，X为相量的有效值 ，为采样值。这种相量计算方法能消除整次谐波分量的影响，但是要求在相量计算之前，对输入信号进行低通滤波处理，防止频域混叠现象的发生。
DFT相量计算，要求采样频率为基波信号周期的整数倍。信号频率与采样频率不同步时周期采样信号的相位在始端和终端不连续，会出现频率泄漏，进而造成计算的误差。定间隔采样法和等角度采样法能减小这种不利影响。
2.2.3数字微分法
数字微分法利用正弦量的特性，差分后可将信号频率转化为系数，经过求商约去时域变量后得到相量计算式。数字微分法实质上基于拉格朗日插值曲线拟合法和数字微分。数字微分法计算量小、精度高、耗时短，但该算法不具备抗干扰能力，使其应用范围有一定的限制。数字微分法通过选取恰当的数据间隔，一定程度上能够抑制谐波的干扰，但是对于随机干扰和非周期分量却难以获得好的结果，仍然需要滤波处理。
2.3影响测量准确度的因素
系统的频率并非固定不变的，信号为非工频信号时，使固定的采样窗口与信号周期不一致，需要对非工频信号进行误差补偿，否则对相量测量单元的准确度造成一定的影响。系统中的谐波也会对PMU装置测量的准确度造成影响，当相量计算方法采用DFT时可消除整数次谐波，起到一定的滤波作用。此外，暂态畸变也会影响PMU的相量测量的精度。
3、PMU在电力系统中的应用
1993年美国的工程技术人员研制出第一台PMU装置，标志着同步相量测量技术在电力系统的实用化，使同步相量测量技术的推广应用上升到一个新的阶段。随着各大电力公司和科研机构对PMU的应用研究和工程实施的迅速开展，基于PUM的同步相量测量技术在电力系统保护、电力系统控制、电力系统监测方面将会有广阔的应用前景。
3.1动态过程监测和记录
3.1.1电力系统故障录波
早期通信信道传输能力较低且价格昂贵，最初PMU几乎唯一的应用就是故障录波，目前故障录波仍然是PMU最基本的也是非常重要的一个应用。它包括常规保护的故障录波和扰动情况下系统的行为录波。
3.2系统低频振荡监测、辨识与抑制
电力系统的低频振荡问题已成为制约电网传输能力和危及电网安全稳定运行的最主要因素之一。基于PMU的WAMS能够对电力系统动态过程进行在线同步测量，能够快速测量与发电机机电暂态密切相关的测量量，如发电机的功角、角速度、内电势和母线电压等，并将信息及时地传送到调度中心，为实现全网在线分析低频振荡提供了信息平台。WAMS根据辨识结果配置PSS参数，有效地抑制低频振荡。系统运行人员从中获知电网经常发生的阻尼特性、振荡的频率及其相关机组，提前了解当前电网存在的主要振荡问题，调整控制系统参数、合理安排运行方式，并提前制定校正控制预案。
4、结语
基于PMU的广域相量同步测量技术还是一种新生事物，在电力系统中必将有广阔的发展前景，PMU/WAMS将会有更大的发展空间。智能调度是智能电网的中枢，广域相量测量技术是实现智能电网的基础，也是保证电网安全的重要手段。智能控制是智能电网的重要的环节之一，基于PMU的WAMS系统是智能控制得到保证的关键。为实现中国坚强型智能电网的宏伟目标，WAMS将是其重要的组成部分。
参考文献
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[3]游燕,张晔,随慧斌,路金川.基于PMU的广域保护系统[J].山东电力技术,2005(3).
宽带投诉处理时远程定位故障原因优先会看到什么信息
若现场环境噪声很大（如车辆流量大的公路旁、走的人多的街道或在工地附近等）。闪络冲击放电时，除故障点传来的振动波外，还有汽车引擎声、喇叭声、脚步声、说话声、机器轰鸣声……。这些噪声将严重地影响电缆故障定点仪计数屏的读数稳定性。读数似乎杂乱无章。其实，还是有其规律性的。仔细观察读数便可发现，计数屏的读数总有一个相对稳定的最大读数，无论噪声干扰如何变化，只要噪声不是连续的，最大读数的出现率非常高。此读数即电缆故障定位仪的使用说明及注意事项是故障点的距离。对计数屏上经常出现的无规律小读数（环境噪声干扰），不必理会。随着探头接近故障点，其最大读数会逐渐减小。当稳定的最大读数变到最小时，此处即为故障点精确位置。
如果电缆故障定点现场有连续的较大噪声，如电动机、鼓风机、排风扇、发电机、真空泵等发出的声音，将会导致数显失效，无论探头放置何处，数显屏总是出现零点几米（甚至0.1米）小数值。此时只能利用定点仪的声、磁同步探测功能听测与数字屏刷新计数同步的地震波，用人的判断力去区分环境干扰噪声，以振动波的最大点去确定故障位置，不必去关心数显屏的读数。
电缆故障定位现场的电缆故障点位于埋地穿管之中。冲击放电时，在穿管的两个端口处声音最大，而在管子中央部位可能听不到声音，便有可能出现两管口有固定读数，而在其余地方（如管子中央部位或远离管口）仅显示满亮200.0米，此时便可根据两个稳定读数点的数值变化规律判断管中故障位置。只要挖出穿管，便可以用探头在管子上实施精确定位。此时的误差一般不会超过10％。
若故障电缆位于电缆沟的排架上（或电缆架上），且是封闭性故障（即电缆外皮未破，冲击放电时，故障点的跨步电压法使用现场闪络仅在芯线与外皮之间，外面看不到火花）。冲击放电时，在电缆本体上有长距离的较强振动，用声测法和同步定点法都无法确定振动的最大位置。此时常规定点仪将完全失效，而数显同步电缆故障定点仪便可发挥其特长了。只要将探头放置在具有强烈振动电缆本体附近（千万不能放在电缆本体上），数显屏将会在冲击闪络的同时记录下探头距故障点的距离，操作者便可很快根据距离指示数，将探头放置在故障点附近，寻找数显屏最小读数所对应的位置，此位置便是精确的故障点。注意，有时会出现冲闪时电缆全线都有微小振动的现象，各处强度几乎一样，只是接头处可能声音稍大些。这是进行冲击放电时电缆出现所谓的“电动机”效应，千万不要被此声音迷惑。故障点的振动声应该很大，与全线“电动机”效应振动的微小振动声音有明显差别。可以不必理会此种微小振动，径直去找明显的较大的振动波（电缆故障点发出的）。值得注意的是由于电缆故障定点仪电磁传感器灵敏度较高，定点仪主机过分靠近运行电缆时，附近电缆的工频辐射会严重干扰计数器，其现象是计数器的后两、三位数码管会不停地闪动，无法正常计数。此时，只要将主机旋转90度，用主机侧面对准电缆，且远离运行电缆，便可减少工频辐射干扰，使计数屏正常读数。在进行电缆故障的精确定点时，首先应保证冲击高压产生设备的冲击电压应足够高，使故障点充分击穿放电（可从球隙放电的声音大小及清脆响亮程度判断，也可从电缆仪屏幕上的波形有无大振荡波形判断）。为促使故障电缆的故障点放电声足够大，可以加大冲击闪络电压的能量。其方法是适当提高冲击电压，并且尽可能加大储能电容的容量，如加大到2?5μF。这样可以使故障点放电时产生更大的声波振动，增大定点仪探头探测的距离。加快定点速度及提高准确性。对于低压动力电缆。粗测与定点方法完全与高压动力电缆相同。所不同的只是所加冲击电压较高压电缆低得多。据经验，一般冲击电压最高可以加到10KV以上，只要保证电缆端头三叉处不被击穿放电即可。
由于所加的是脉冲冲击高压，其持续时间一般仅有1?3mS。尽管瞬时功率较大但平均功率却很小。10KV的冲击高压对低压电缆一般情况下是完全无损伤的。据全国各地对于低压动力电缆的故障检测成功实例说明，低压动力电缆在故障定位时，冲击高压加到10KV左右是没有什么问题的，定点安全、准确而快速。
最后要说明一点的是，无论高压动力电缆还是低压动力电缆，在故障点破裂受潮和故障点金属性接地情况下，冲击高压闪络时，故障点一般不会产生闪络性放电。所以，一般定点仪听不到放电声，造成定点失败。此时应换用别的方法（跨步电压法）实施定点，不要轻易怀疑。
现场无法定点的情况还很多，如故障点位于大量堆积物下；在高速公路车流量较大的地方；反常的埋设深度；人无法到达的禁区；江河海湖的水下等等。具体情况具体对待，无法定点不等于仪器有问题，要相信仪器的正确读数。
首先会看到故障导致的现象，比如无法上网、网络连接错误等。
一般可以从是否为偶发性、是否可重现，是否进行过相关变更，是否可缩小范围，关联方配合分析问题，是否有足够的日志，是否有core或dump等文件几个方面去入手解决。
