光伏电站同步相量测量装置技术要求

（一）与SCADA数据处理特点区别

位于厂站端的同步相量测量装置利用全球定位系统（GPS）或北斗卫星导航系统时钟同步的高时间精度特点，测量各节点的运行状态参量，通过GPS或北斗对时将各个状态参量统一在同一个时间坐标上。与传统远动终端装置测量原理不同的是，系统内各同步相量测量装置在时间上保持同步。而且可以测量相角，这样，不仅可以实时地获得各个节点和母线的相量有效值，而且可以直观地了解各个节点之间的相量关系。

（二）基本技术要求1.总体要求

同步相量测量装置具备实时监测、动态数据记录和实时通信功能，三者互不干扰，互不影响。

2.实时监测功能要求

（1）装置能同步实时测量安装点的三相基波电压、三相基波电流、频率和开关状态（包括断路器、电抗器、电容器等的运行或动作状态）。

（2）装置能够实时显示三相电压基波相量、三相电流基波相量、线路潮流、频率及开关状态信号。

（3）装置具备将所测的电压基波正序相量一次值、电流基波正序相量一次值、频率及开关状态信号实时发送到主站的能力，能够接受多个主站的召唤命令，传送部分或全部测量通道的实时监测数据。

（4）装置应能适用于三相平衡方式（全相）及三相非平衡方式（或缺相）由气运行模式，能正确记录电压基波相量、电流基波相量、频率等。

（5）装置实时监测数据的输出速率应可以整定，至少应具有25、50、次/s的可选输出速率，在电网故障或特定事件期间，自动调整到次/s。

（6）装置等时监测数据的输出时延（相量时标与通信出口数据输出时刻之时间差）应不大于30ms。

3.实时记录功能要求

（1）应能连续实时记录所测三相电压基波相量、三相电流基波相量、频率及开关状态信号。

（2）当装置监测到电力系统发生扰动时，装置应能结合时标建立事件标退，并向主站发送实时记录告警信息。事件标识的数量按0条考虑。

事件种类包括∶

1）频率越限;

2）频率变化率越限;

3）幅值越上限，包括正序电压、正序电流、负序电压、负序电流、零序电压、零序电流、相电压、相电流越上限等;

4）幅值越下限，包括正序电压、相电压越下限等;

5）线性组合，包括线路功率振荡等。以上事件能够通过装置显示越限极值。

（3）当装置监测到继电保护或安全自动装置跳闸输出信号（空触点）或接到手动记录命令时应建立事件标识，以方便用户获取对应时段的实时记录数据。

（4）装置实时记录的相量数据的保存时间应不少于14天。记录的数据应有足够的安全性，不应因直流电源中断而丢失已记录的数据;不应因外部访间而删除记录数据;不应该提供人工删除和修改记录数据的功能。

（5）应具有主动向主站传送记录数据和响应主站召唤向主站传送记录数据的能力。装置实时记录数据的最高速率应不低于次/s，并具有多种可选记录速率。

（6）装置具有暂态录波功能，用于记录瞬时采样数据。

（7）装置具备动态扰动识别功能（包括低频振荡），在扰动发生后输送到当地监控，并通过主站联网触发其他子站记录扰动波形。

（8）同步相量测量装置对实时监测数据和实时记录数据的时钟同步状态进行标识。

4.实时通信功能要求

（1）向主站传送实时监测数据、实时记录数据、装置的状态信息以及装置发出的请求信息。

（2）接收主站下达的命令。

（3）具有与不少于4个主站进行数据通信的功能。

5.人机接口和分析功能要求

（1）能够对装置进行参数配置、定值整定。

（2）能够实时监视装置的运行状态、监测通道测量值、GPS运行状态、报警等信息。

（3）方便维护人员进行装置通道测量精度、相量同步精度校验、GPS状态查询、硬件工作状态查询等。

（4）利用装置进入人机界面，实时显示分相基波电压相量、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、时钟同步状态、装置各模块工作状态等。装置显示界面可选，如数值显示、曲线显示、矢量图显示等。

（5）实时记录数据及暂态数据的离线分析，能够进行谐波分析和通道运算。

（6）具备在线自检功能，当单一部件损坏时，发出装置异常信号。

（7）装置设有自动恢复电路，在正常情况下，装置不应出现程序走死的情况，在因干扰而造成程序走死时，应能通过自复位电路自动恢复正常工作。

6.设备异常和通道异常监视要求

（1）设备异常监控。装置应具有在线自动监测功能，在正常运行期间，装置中的单一部件损坏时，应能发出装置异常信号。

（2）通道异常监视。装置应实时监视其通信通道，在通道故障时应及时发出通道告警信号并启动闭锁回路。同步相量测量装置应能检测、记录每个通道的情况，对于误码，应有统计并输出报告。

7.信号隔离要求

装置的所有引出端子不允许与装置的CPU及A/D工作电源系统有电的联系。针对不同回路，可以分别采用光电耦合、继电器转接、带屏蔽层的变换器磁耦合等隔离措施。

8.告警信号要求

TA/TV断线、直流电源消失、装置故障、通信异常时，同步相量测量装置发出告警信号，以便现场运维人员及时检查、排查故障。装置可以提供足够的告警输出触点，装置应具有在线自检、事故记录、数据记录等功能。

9.装置失电压要求

装置的时钟信号及其他告警信号在失去直流电源的情况下不能丢失，在电源恢复正常后应能正确显示并输出。

10.试验插件及试验插头的要求

试验插件及试验插头应满足相关标准要求，以便对各套装置的输入和输出回路进行隔离或能通入电流、电压进行试验。

11.对时要求

为保证授时精度，同步相量测量装置应采用独立的或全站统一的授时系统，采用全站统一授时时，时钟同步装置精度、性能应满足同步相量测量装置的对时要求。同步相量测量装置采样过程中，数据采样的脉冲必须与同步时钟的秒脉冲信号锁定，每秒的采样点数应该是一个整数，并且在秒脉冲之间均匀分布。

（三）基本指标

（1）同步相量测量装置及其配套设备安装成柜，接好所有内部接线直至端子排。

（2）同步相量测量装置实时监测数据帧的输出时延，即实时监测数据时标与数据输出时刻的时间差，应不大于30ms，装置的数据采样频率应不低于点/s。

（3）A/D转换分辨率不低于16位。

（4）时钟同步。

1）同步相量测量装置利用同步时钟秒脉冲同步相量测量装置的采样脉冲，采样脉冲的同步误差不大于±1μs。

2）同步相量测量装置测量过程中，数据采样的脉冲必须锁定同步时钟的秒脉冲信号采样占的误差不超过采样频率的1%。数据采样过程中，第1个采样点应与一个新的秒脉冲的上升沿对齐，同步精度应小于ns。

3）装置内部造成的任何相位延迟必须被校正。

4）当同步时钟信号丢失或异常时，装置应能维持正常工作，在失去同步时钟信号60min以内，装置的相角测量误差不大于1°。

5）守时精度要求∶装置失灵2h后，其时钟误差不低于μs;装置失灵5h后，其时钟误差不低于μs;装置失灵10h后，其时钟误差不低于μs。

（5）测量值精度。

1）电压、电流。在额定频率时基波电压、电流相量幅值测量误差极限为0.2%，幅值测量误差的计算公式为：

幅值测量误差=（幅值测量值－实际幅值）/满刻度值×%

2）功率测量误差的计算公式为

功率测量误差=（功率测量值－实际功率值)/实际视在功率值×%

在49～51Hz频率范围内，有功功率和无功功率的测量误差极限为0.5%。

3）频率测量误差应满足表3-5的规定。

五、装置的通信（一）信息格式

Q/GDW—《电力系统实时动态监测系统技术规范》规定了同步相量测量装置的传输帧格式和子站与主站通信流程，具体如下所述。

1.传输的信息

同步相量测量装置能够和其他系统进行信息交换。同步相量测量装置可以和主站交换4种率的信息.数接前。内皆前。头颠和命今颠。前一种前由同步本相量量步置发出，后-

种帧支持同步相量测量装置与主站之间进行双向的通信。数据帧是同步相量测量装置的测量结果;配置帧描述同步相量测量装置发出的数据以及数据的单位，是可以被计算机读取的文件。头文件由使用者提供，仅供人工读取。命令帧是计算机读取的信息，它包括同步相量测最装置的控制、配置信息。

所有的帧都以2字节的SYNC字开始，其后紧随2字节的FRAMESIZE字和4字节的SOC时标。这个次序提供了帧类型的辨识和同步的信息。SYNC字的4～6位定义了帧的类型，细节见表3-7。所有帧以CRC16的校验字结束，而数据帧可以用校验和来结束。CRC16用X十X十X。十1多项式计算，其初始值为0（H），所有帧的传输都没有分界符。图3-14描述了帧传输的次序，其中，SYNC字首先传送，校验字最后传送。多字节字最高位首先传送，所有的帧都使用同样的次序和格式。

（二）子站与主站通信流程

数据流管道∶子站和主站之间，或者同步相量测量装置和数据集中器之间实时同步数据的传输通道，其数据传输方向是单向的（子站→主站），或者同步相量测量装置到数据集中器

管理管道∶子站和主站之间，或者同步相量测量装置和数据集中器之间管理命令、记录数据和配置信息等的传输通道，其数据传输方向是双向的。

1.系统启动或重建（数据流管道和管理管道均未建立）

（1）子站启动过程。建立数据流管道∶

1）向主站提出建立数据流管道的申请，得到主站确认后建立数据流管道;

2）等待主站发送"开启实时数据"命令后开始实时数据传输。

建立管理管道∶

1）等待主站建立管理管道的申请;

2）接收并确认主站建立管理管道的申请后，建立与主站之间的管理管道;

3）通过管理管道，接收和发送管理命令等，根据主站下发的命令分别处理;

4）子站禁止接收网络上其他地址建立管理管道的申请。

（2）主站启动过程。建立数据流管道∶

1）等待子站建立数据流管道的申请;

2）接收并确认子站建立数据流管道的申请后，建立与子站之间的数据流管道;

3）通过数据流管道接收子站的数据流。

建立管理管道∶

1）建立了数据流管道后、主站向子站提出建立管理管道的申请;

2）得到子站确认后，建立与子站之间的管理管道;

3）通过管理管道与子站传输控制命令、记录文件和配置信息等。

2.数据流管道重建（数据流管道故障断开，管理管道正常）

（1）子站。

1）等待主站发送"开启实时数据"命令;

2）主站提出建立数据流管道的申请，得到主站确认后建立数据流管道;

3）通过数据流管道，向主站发送实时数据。

（2）主站。

1）通过管理管道向子站发送"开启实时数据"命令;

2）等待子站建立数据流管道的申请;

3）接收并确认子站建立数据流管道的申请后，建立与子站之间的数据流管道;

4）通过数据流管道接收子站的数据流;

5）如果长期没有收到子站建立数据流管道的申请，或长期未收到子站的实时数据，则主站通过管理管道再次向子站发送"开启实时数据"命令。

3.管理管道重建（管理管道故障断开，数据流管道正常）

（1）子站。

1）等待主站建立管理管道的申请;

2）接收并确认主站建立管理管道的申请后，建立与主站之间的管理管道;

3）通过管理管道，接收和发送管理命令等，根据主站下发的命令分别处理;

4）子站禁止接收网络上其他地址建立管理管道的申请。

（2）主站。

1）主站向子站提出建立管理管道的申请;

2）得到子站确认后，建立与子站之间的管理管道;

3）通过管理管道与子站传输控制命令、记录文件和配置信息等。

4.正常通信传输（管理管道和数据流管道均正常）

（1）实时数据流传输。

（2）通过数据流管道，子站按设定频率向主站发送实时数据，主站不发送任何命令。

（3）通过数据流管道，主站接收子站上送的实时同步数据，校验错误后丢弃该数据帧，并可以通过管理管道向子站发送"上传实时记录数据"的命令。

5.管理命令和记录文件传输

通过管理通道，子站和主站交换命令，其流程示意如图3-16所示。