华东电网WAMAP系统体系结构葛敏辉 毕晓亮华东电网有限公司 上海 200002摘要：华东地区经济的快速发展带动电网负荷持续增长，电网稳定情况日趋复杂。

动态监控系统为电网稳定提供了必要的工具。

简述了广域测量技术在华东电网的应用情况。

分析了华东电网广域监视分析和保护系统（W AMAP: Wide Area Monitoring Analysis Protection-control）的功能结构，描述了WAMAP系统结构。

关键字：电网安全 广域测量 相量测量设备 广域监视分析和保护系统1.概述华东电网位于中国经济最为活跃的长三角地区，范围包括上海、江苏、浙江、安徽和福建四省一市，是我国最大的区域电网公司之一。

随着经济不断地快速发展，电网负荷快速增长，主网潮流日益加重，电网稳定形势日趋复杂。

传统的EMS系统侧重电网正常运行下的静态检测分析和控制，数据更新周期较长，对于扰动、低频振荡等系统动态过程则不易发现。

华东网调自1997 年底开展功角监测技术及应用研究，建立了WAMS平台(WAMS：Wide Area Measurement System，广域测量系统)，可以同时监录多个点的相量测量结果，组成一个相量测量系统，用于观测电网的运行情况，并在此基础上开发了基于相量测量的稳定监测系统，为电网的安全稳定运行提供了更充分有效的手段。

2.华东WAMS系统华东电网的多功能功角实时监测系统由厂站采集装置和主站系统构成。

（1）厂站实时数据采集采用同步测量装置（PMU：Phasor Measurement Unit），是系统的核心，是监测系统构成的基础。

一期及二期的监测点分别选择在新安江电厂、徐州电厂、平圩电厂、石洞口二厂、天荒坪电厂、北仑港电厂及500kv福州变电站和双龙变电站。

主站系统由中央监控站、网络服务器和资料分析站组成。

（2）中央监控站。

中央监控站设在调度侧。

华东电网多功能功角实时监测系统不仅可用于系统功角稳定监测，还可以记录更复杂的系统扰动过程，为系统稳定运行提供详实的数据资料。

（3）网络服务器及资料分析站。

数据库设在自动化机房，资料分析站可通过网络，采用 Web 浏览的方式，实时观测功角运行状态，并可利用分析软件对相关数据进行详尽的分析。

华东电网的多功能功角实时监测系统主要用于同步相量信息的测量，将电力系统的部分功角数据提供给相关人员，这对观测系统的稳定性有一定作用，但其功能相对单一，另外PMU布点数量较少，尚不满足需要。

为解决上述问题，华东网调开展了WAMAP 系统研究（WAMAP：Wide Area Monitoring Analysis Protection-control，广域动态信息监测分析保护控制系统），其特色之处在于将静态、动态和暂态信息集成在一起，并实现统一时标、综合管理,可以实现功角、频率、电压在线分析，事故处理决策，低频振荡在线监视和电网模型参数校核。

3.华东电网WAMAP主要功能3.1 电网运行动态监视电网动态监视程序运行于WAMAP主站系统的数据处理子系统，为常驻进程。

主要依据PMU动态数据，为调度员提供监视电网的动态行为提供各种直观、准确、方便的可视化表现手段；同时对电网运行数据进行简单处理，提供越限等报警信息；监视电网运行的稳定信息。

1)按帧显示PMU实时采集的动态测量数据；2)按时间曲线方式显示某个PMU测量变量的值随时间的变化；3)开关变位监视；4)电网故障时的监视；5)电网稳定运行参数监视；3.2 基于PMU信息的实时电网事故分析和智能报警基于PMU的实时事故分析要求在有相继故障、多重故障或开关及继电保护有拒/误动而造成较大面积停电的情况下，给出具有确定性或者多种选择的不确定性的故障点的结论。

(1)短路事故分析:(2)越限事故分析：(3)稳定控制装置跳闸分析：(4)安全自动装置跳闸分析：(5)某些特殊控制装置的事故跳闸分析(6)智能报警3.3 基于综合信息的电网事故分析功能设计该应用在基于PMU信息的实时事故分析和智能报警的基础上，通过从故障信息管理系统获取继电保护信息，在得到故障元件和开关或保护拒/误动的准确信息后，划分出故障区域和非故障停电区域；同时利用得到的保护信息用保护仿真的方法对我们实时事故分析的结果进行旁证；最后按照事故前后全网的信息形成潮流断面和故障序列文件。

划分故障区域和非故障停电区域：在得到故障元件和开关或保护的拒/误动后，通过网络拓扑分析，可以在网络拓扑图上以不同颜色标示出故障区域和非故障停电区域；分析结果的旁证：对实时事故分析得到的结论，我们可以用DTS中的逻辑判别法的继电保护动作仿真的方法进行仿真，以验证分析结果的正确性；通过从SCADA/EMS获取的SOE和PDR数据以及EMS的状态估计数据，能够按照事故前后全网的信息形成潮流断面和故障序列文件。

3.4辅助服务质量监测功能设计(1)机组一次调频性能在线分析和监视根据25帧/秒的PMU动态测量数据计算机组的一次调频性能，并用曲线方式显示机组∆P 随电网∆f的变化关系，计算调速器的频率死区和调差系数。

计算并显示线路或线路组的∆P随电网频率∆f的变化关系。

提供灵活的线路组定义，并累加线路组输送的有功功率。

(2)机组调压性能在线分析和监视根据25帧/秒的PMU动态测量数据计算机组的调压性能，并用曲线方式显示机组∆Q随机端母线电压∆U的变化关系。

(3)机组AGC调节性能在线分析和监视从PMU获取AGC机组指令信息，实时计算AGC机组每小时和每天的调节响应速度，包括上升和下降两个方向。

从AGC控制命令下发至实际出力接近控制目标的时间为本次命令的实际响应时间，并对应着一定的出力变化。

在指定的时间段内，累计上升（下降）命令的实际响应时间及对应的实际出力变化，则得到上升（下降）命令的平均实际响应速度。

(4)辅助服务质量分析历史记录查询与管理提供辅助服务质量分析的历史记录查询与管理，查询可按照时间执行，查询结果既可以是分析时采用的原始PMU记录也可以是历史分析结果，并且可以利用原始PMU记录重新执行数据采集时的辅助服务质量分析，为分析结果再现和交易计算管理提供直接依据；3.5低频振荡在线监视低频振荡在线监视旨在帮助电网调度员实时监视系统振荡模式变化，及时发现系统最严重的低频振荡模式，让调度员有充裕的时间采取预防措施，防止振荡进一步恶化，避免大事故的发生。

同时，通过程序的离线分析，能够复现历史振荡场景，丰富研究案例，为电网的运行和管理积累经验。

根据发电机有功功率、功角、转速和转速变化率，以及联络线有功功率等连续的动态过程数据（既可以来自PMU实时上送——在线跟踪模式，也可以是保存的历史断面——离线研究模式），和发电机转动惯量，通过EEAC（扩展等面积准则）主导模式识别和Prony分析，计算功角和线路有功的振荡模式，确定功角振荡模式和机组的相关关系，自动刷新阻尼比小于设定门槛值的最严重的振荡模式。

3.6模型和参数校核模型和参数校核隶属于WAMAP系统高级应用部分，从WAMAP平台得到故障时断面、故障过程简要纪录信息，故障录波纪录的暂态波形文件，将此实测曲线和该断面、该故障时的仿真曲线进行曲线比较和裕度比较，以便确定仿真系统和实测系统的差别，并提供修改模型和参数的工具。

4.WAMAP系统结构4.1 主站结构WAMAP主站由7个子系统组成，它们是采集PMU实时数据的前置通信子系统、与相关系统互联的数据汇集通信子系统、数据处理子系统、历史数据存贮子系统、高速计算子系统、WEB子系统及人机工作站子系统。

（1）前置通信子系统前置系统子系统负责采集各厂站PMU子站的动态数据，安装在500KV变电站的PMU子站，通过华东电力调度数据专网将数据传送到华东电力调交中心机房；安装在电厂的PMU子站则通过所在省市调的数据网络转发到华东电力调交中心。

（2）数据汇集通信子系统数据汇集通信子系统负责汇集EMS主站、电力市场交易系统、故障信息管理系统的稳态和暂态信息，由两台冗余备用的数据处理服务器构成。

（3）数据处理子系统数据处理子系统负责WAMAP中除各种安全稳定性分析和各种控制预决策应用以外的所有应用功能的数据处理，由两台冗余备用的数据处理服务器构成。

（4）历史数据存贮服务器WAMAP主站采集的所有PMU的电网动态数据均按一定周期（如每10秒存1个点，可设定）存贮于两台历史数据服务器中，为保证存贮的可靠性，历史数据服务器的磁盘采用无缝切换的磁盘阵列，存贮容量按存贮时间为3个月考虑。

（5）高速计算服务子系统为实现华东电网的功角、电压和频率安全稳定分析、极限传输功率计算及控制预决策等的在线快速计算（第二阶段实现），这些高速计算任务集中在一个高速计算服务子系统中完成，由数台高性能计算机并行计算来实现。

（6）WEB服务器WEB服务器由一台与数据处理服务器同一类型的服务器构成。

提供WAMAP系统的web 浏览功能。

（7）人机工作站采用两台人机工作站及一台维护工作站，WAMAP主站所有的服务器均通过交换机百兆以太网互联。

4.2 子站系统PMU是电力系统实时动态监测系统的子站部分，安装在厂站侧，可以实时监测系统的运行状态，观测系统的稳定裕度，记录电压失稳、低频振荡等动态过程，实现电力系统安全预警，并逐步实现电力系统动态控制分析等高级应用。

能够实现系统运行的长期实时数据记录；同时装置具备暂态录波的功能。

配合快速的采样速率、大容量的记录储存空间，装置具有多种触发方式，在系统发生扰动时，能完整记录系统扰动发生后暂态及动态过程各阶段的系统电参量变化过程。

装置还可以在就地或远方监视所测量的各种运行参数。

PMU的基本机构如图1所示。

目前，华东电网WAMAP系统一期工程PMU布点24个厂站，涵盖了华东四省一市较为重要的厂站。

5.展望华东电网WAMAP系统主站系统出厂验收即将展开，目前正处在紧张的测试工作中；子站的安装工作已经完成，现场调试工作正在进行。

按照项目要求，WAMAP系统将于年内投运。

届时，将对华东电网的稳定性起到重要作用，为提高电网经济效益和输电水平和质量发挥积极作用。

参考文献：1.张启平，曹路，励刚等. 广域测量系统及其在华东电网的应用. 华东电力. 2005, 33 (1).p5-102.华东电网WAMAP系统初步设计说明书. 南京南瑞集团公司/上海华东电力咨询有限公司2003.7.3.王兆家，岑宗浩，陈汉中. 华东电网多功能功角实时监测系统的开发及应用. 电力系统自动化, 2002,26(8).p73-77.4.武寒. 华东电网功角遥测系统的应用及展望. 华东电力. 2000,10.p1-4.5.洪宪平. 电网动态监控系统设计和建设要点. 电力系统自动化. 2005,29(9). P87-89.作者简介：葛敏辉，男，工学硕士，华东电力调度交易中心自动化处处长。