相量数据实时上传主站
模拟量采样数据在扰动触发时 记录在硬盘上，等待主站召唤
相量数据在本地硬盘上 进行循环记录
调度主站
CSS200/1A同步相量测量单元
插件灵活组合 （16位AD，4800Hz） 6U6I： 适合500kV出线和机组
9I： 适合220kV出线 8DC： 适合发电机辅助信号 根据实际情况通道灵活配置 一个装置可以测量36路模拟量 具有光/电100M以太网接口
v 2V sin2ft
V Ve j
V VR jVI
相量与瞬时信号关系
Km
y
f
K
k
KI
Km

0
KR
0
Km
x
t
同步相量测量的基本原理
相量：幅值+相角 实部+虚部
x(t) 2 X cos(t )
• 相量相角与时间参考 点(t=0)的选取有关 ，同一个信号在不同 的时间参考系下，对 应的相角值是不同的
模拟量输入
同步相量流程处理
将输入变换为+-5V 的电压信号
PT/CT
CSS-200/1A
将模拟量信号转换 为数字量 AD芯片
对AD采样值进行原始 DFT变换得到初始相量
DSP
管理插件
将相量和模拟量采样 数据通过以太网输出
以太网
对初始相量进行算法补偿，消 除频率泄漏效应产生的误差
CSS-200/1P
CSS-200/1P数据集中处理单元
4个100M以太网接口 键盘、鼠标、显示器接口 人机运行界面。 DC110/220V,AC220V 19英寸1U机箱 QNX实时多任务操作系统 核心程序在电子盘上运行 数据存储使用160G大容量
硬盘
CSS-200/1P数据集中处理单元
• 相量测量装置 phasor measurement unit (PMU) ： 用于进行同步相量的测量和输出以及进行动态记 录的装置。PMU的核心特征包括基于标准时钟信 号的同步相量测量、失去标准时钟信号的守时能 力、PMU与主站之间能够实时通信并遵循有关通 信协议。
术语和定义
• 电力系统实时动态监测系统 real time power system dynamic monitoring system：基于同步相量 测量以及现代通信技术，对地域广阔的电力系统 动态过程进行监测和分析的系统。
CSC-196技术特点
技术规范：《电力系统的时间同步系统技术规范》 配置模式：主、从时钟方式灵活配置 接收方式：单装置最多外接四路输入基准信号 核心算法：专利的核心算法，当接入多路输入时间
信号时，自动识别跟踪最优的输入信号 对时精度：优于1us 自动守时：自动守时状态优于55us /h。 时间补偿：根据实际传输距离灵活配置时间补充 闰秒处理：提前获取闰秒信息并预告标志置位
同步相量采集单元 CSS-200/1A
同步相量采集单元 CSS-200/1A
GPS授时信号
时间同步装置 CSC-196
内电势测量装置 CSFU-107
…… 采集单元可以灵活扩展
CSS-200/1P
数据集中 可接入站内多个CSS-200/1A 、CSFU-107装置
数据传输 上传速率可选，一般为25、50、100Hz 遵循“电力系统动态监测系统技术规范”的要求设 计
CSS-200/1A数据采集单元
机组辅助信号（4－20mA)：励磁电流、励磁电压、 汽门开度、水门开度、PSS输出、AGC负荷指令等。
CSS200/1A同步相量测量单元
CSS200/1A测量单元的技术特点
主要完成相电压、相电流、开关量和直流量的实时 同步测量 。
与四方公司保护装置兼容的硬件平台，各插件为独 立的模块化设计 。
对动态数据记录的要求
记录内容 应能连续记录所测电压电流基波正序相量、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、发 电机内电势、励磁信号
存储格式要求 装置应能按照数据报文格式存储动态数据
记录速率 装置动态数据的最高记录速率应不低于100次/秒，并具 有多种可选记录速率，实时传送速率的整数倍
CSC-196时间同步装置
状态指示灯
（前面板）
数码管显示
GPS接收
电源插件
北斗接收
脉冲输出
光纤输出 光纤接收 B码输出
（后面板）
网络对时
报文输出
CSC-196运行状态
秒脉冲：1秒闪烁1次 同步：同步信号正常时点亮 主/备输入：优先级最高时点亮 告警：异常状态指示
同步对时在工程中的应用
CSS-200/1G对时方式： PPS+CLOCK（ST光接口） CSC-196对时方式：PPS （ST光接口） 全站统一对时： 正常情况下，对时信号精度为±1us；异常情况下， 时钟系统应能继续维持对时信号输出，时间准确度 应优于0.92μs /min（55μs /h）
保存时间 装置动态数据的保存时间应不少于14天
冗余配置的CSS200/1P
PMU实时数据中心站1
PMU实时数据中心站2
本地工作站
数据集中处理单元 CSS-200/1P
数据集中处理单元 CSS-200/1P
……
采用以太网组播通信方式， 各处理单元的功能互不影响
CSC187D以太网交换机
组播通信方式
利用光纤口接收GPS信号，支持电/光100M以太网通 信。
对所有模拟量通道进行绝对同步的等间隔采样，内 置高性能DSP芯片，实现相量的实时计算 。
机箱为4U、19英寸标准尺寸，嵌入式、后接线安装 方式 。
CSS-200/1A插件介绍
交流插件： 应用于测量回路/保护回路的插件； 测量精度：测量回路0.2/保护回路0.5；
同步对时
同步测量：以绝对时间1PPS为统一时间参考点
同步相量——以绝对时间为参考的相量
• 为了保证不同地点的测量
数据可以有效比较，规定
1 PPS (UTC 参考)
如下：
– 以GPS时间为测量参考；
A
– 周期信号最大值与PPS上 升沿重合：0度；
– 周期信号正向过零与PPS
t
上升沿重合：-90度
CSS-200/1A插件介绍
直流插件：（电厂专用） 4～20mA、0 ～5V 测量插件 4路/8路/10路 通道类型
测量发电机励磁电压/电流、AGC、开度信号、一次调 频负荷指令、转速、调节级压力等。
发电机 强电信号 电气量
变 送
4～20mA/0～5V
CSS-200/1A
器
CSS-200/1A插件介绍
CSS200/1A CSFU-107
GPS
CSS-200/1A
CSC-196时间同步装置
输入信号：GPS、北斗、IRIG-B(DC)码等 输出信号：对时脉冲、IRIG-B(DC)码、
串口报文、网络报文（SNTP）等 接口方式：支持光纤、空接点、TTL、
RS-422/485、RS-232、以太网等 内置高精度晶振，自保持同步输出 级联扩展功能 DC/AC 110/220V 19英寸2U机箱
• 主站 main station：安装在电力系统调度中心，用 于接收、管理、存储、分析、告警、决策和转发 动态数据的计算机系统。
• 子站 substation：安装在同一发电厂或变电站的 相量测量装置和数据集中器的集合。子站可以是 单台相量测量装置，也可以由多台相量测量装置 和数据集中器构成。
广域测量系统(WAMS)
CSS-200/1A内部图
11123345
1 交流插件 2 组合CPU插件 3 开入CPU插件 4 信号开出CPU插件 5 电源插件 6 6 机箱 7 前面板 8 指示灯板
7
8
CSS-200/1A背板图
交流插件 1A, 5A, 57.7V
DI 电源 DC110-220V AC220V
GPS授时信号ST光接口 100M以太网RJ45接口 100M以太 网SC光接口
开关量插件： 单插件22路，单装置最多可配2块开入插件，默认 只配置1块； 测量断路器、刀闸开关位置信号及发电机的AVR、 PSS信号等。
CSS-200/1A
运行灯 装置告警灯
时钟同步灯
指示灯/状态 运行
装置告警 时钟同步 以太网
正常 常亮绿灯
熄灭 常亮绿灯 常亮绿灯
以太网灯
异常 常亮绿灯 常亮红灯 常亮红灯 常亮红灯
• 虚拟参考相量的性质：
A
• 锁定PPS
2
• 频率恒定50Hz

• 在pps时刻为0度
• 逆时针旋转
参考相对相角
构造基于GPS时钟信号的统一参考相量 计算相对参考相量的同步相量 同步相量的相角度相减，消去参考相角，得到相对相角
PHASOR1
PHASOR2
PHASOR1 PHASOR2
GPS 参考
同步相量测量的技术指标
技术规范, 《电力系统实时动态监测系统技术规范》
同步测量,同步对时误差不超过1µs 相量测量,幅度误差0.2％，角度误差不超过0.2度 频率测量,45－55Hz，误差不超过0.01Hz 动态记录,连续记录，最快100Hz数据存储 自动守时,GPS失锁60分钟，误差增大不超过55µs 实时通信,按照标准协议传送动态数据:25Hz,50Hz,100Hz 发电机内电势直接测量功能
分布式同步相量测量装置
内容提要
PMU简述 系统组成及装置功能介绍 工程方案及实施 主子站通讯原则 PMU常规操作与配套软件演示 运行与维护
PMU简介
术语和定义
• 同步相量 synchrophasor：以标准时间信号作为采 样过程的基准，通过对采样数据计算而得的相量 称为同步相量。因而，各个节点的相量之间存在 着确定统一的相位关系。