基于就地频谱分析的相量测量装置及应用的广域测量系统

摘要

本发明具体公开了一种基于就地频谱分析的相量测量装置应用的广域测量系统，包括WAMS主站、PMU子站、以及电力数据网，所述PMU子站包括GPS授时单元、同步相量采集单元、以及数据集中处理单元，所述WAMS主站用于向各PMU子站发送量测配置信息、待检量测信息、以及低频振荡各参数的阈值，并接收各PMU子站返回的超过阈值的低频振荡量测的参数，进行综合分析，获取全局振荡模态信息；所述PMU子站还包括频谱分析单元与低频振荡检测单元。本发明还公开了一种基于就地频谱分析的相量测量装置。采用本发明所述系统及装置，能够实现对大规模电网的实时快速低频振荡检测和分析。

权利要求

1.一种基于就地频谱分析的相量测量装置应用的广域测量系统，包括WAMS主站、PMU子站、以及电力数据网，所述PMU子站包括GPS授时单元、同步相量采集单元、以及数据集中处理单元，其特征在于，所述WAMS主站用于向各PMU子站发送量测配置信息、待检量测信息、以及低频振荡各参数的阈值，并接收各PMU子站返回的超过阈值的低频振荡量测的参数，进行综合分析，获取全局振荡模态信息；

所述PMU子站还包括频谱分析单元与低频振荡检测单元；

所述频谱分析单元用于根据WAMS主站发送的待检量测信息、结合同步相量采集单元获取的各量测的实时数据，对各量测进行在线实时频谱分析，获取各量测对应低频振荡的参数值；

所述低频振荡检测单元用于根据各量测对应的低频振荡的参数值、结合WAMS主站发送的低频振荡各参数的阈值，判断是否存在超过阈值的低频振荡，如果有，将所述超过阈值的低频振荡量测对应的振荡参数返回WAMS主站。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述WAMS主站通过分析配置帧向各PMU子站发送待检量测信息、以及低频振荡各参数的阈值。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分析配置帧包括：分析类型、低频振荡检测方法、低频振荡检测频率阈值、功率赋值阈值、频率幅值阈值、阻尼比阈值、持续周期阈值。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PMU子站通过分析结果帧将超过阈值的低频振荡量测对应的振荡参数返回WAMS主站。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述分析结果帧包括：超过阈值规定的低频振荡ID、所述低频振荡对应的PMU量测量ID、所述低频振荡的频率、幅值、相位、阻尼、时间信息。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括设置在WAMS主站的主站告警单元；所述主站告警单元用于根据综合分析结果，确定存在威胁系统安全稳定的低频振荡时，发送低频振荡告警。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括设置在各PMU子站的子站告警单元；所述子站告警单元用于根据低频振荡参数值，确定存在威胁系统安全稳定的低频振荡时，发送低频振荡告警。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述低频振荡检测单元检测到所述超过阈值的低频振荡的幅值减弱到阈值以下、并持续预设时间段后，向WAMS主站发送振荡消失信息。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述低频振荡检测单元检测到一个量测具有至少两个振荡模式超过阈值的低频振荡时，将每一个振荡模式作为一个独立的低频振荡上报至WAMS主站。

10.一种基于就地频谱分析的相量测量装置，所述装置包括GPS授时单元、同步相量采集单元、以及数据集中处理单元，其特征在于，所述装置还包括频谱分析单元与低频振荡检测单元；

所述频谱分析单元用于根据接收到的待检量测信息、结合同步相量采集单元获取的各量测的实时数据，对各量测进行在线实时频谱分析，获取各量测对应低频振荡的参数值；

所述低频振荡检测单元用于根据各量测对应的低频振荡的参数值、结合接收到的低频振荡各参数的阈值，判断是否存在超过阈值的低频振荡，如果有，获取所述超过阈值的低频振荡对应的振荡参数并发送。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述低频振荡参数包括：低频振荡的ID、振荡对应量测量ID、振荡的频率、幅值、相位、阻尼比、时间信息。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，当所述低频振荡检测单元检测到所述超过阈值的低频振荡的幅值减弱到阈值以下、并持续预设时间段后，发送振荡消失信息。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，当所述低频振荡检测单元检测到一个量测具有至少两个超过阈值的低频振荡模式时，将所述量测每一个振荡模式的低频振荡作为一个独立的振荡发送。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括子站告警单元；所述子站告警单元根据就地低频振荡信息进行判断，当确定存在威胁系统安全稳定的低频振荡时，向就地工作站发送低频振荡告警。

说明书

基于就地频谱分析的相量测量装置及应用的广域测量系统

技术领域

[0001] 本发明涉及广域测量领域，特别是涉及一种基于就地频谱分析的相量测量装置及应用的广域测量系统。

背景技术

[0002] 随着电网规模的日益扩大，低频振荡成为危害电力系统稳定运行的严重威胁之一。因此，基于相量测量单元(PMU：Phasor Measurement Unit)量测信息的低频振荡在线
检测和分析是目前广域测量系统最重要的应用。

[0003] 参照图1，为现有技术所述广域测量系统结构图。

[0004] 广域测量系统包括：广域测量系统(WAMS：Wide Area MeasurementSystem)主站11和PMU子站12，二者通过电力数据网13实现数据通讯。在实际应用中，一个WAMS主站
11可以对应多个PMU子站12；一个PMU子站12也可以对应多个WAMS主站11。

[0005] WAMS主站11向各PMU子站12发送命令帧和量测配置帧，接收各PMU子站12返回的量测信息并进行存储，同时根据各PMU子站12返回的量测信息进行频谱分析和低频振荡
检测，综合分析得到节点同调分群、振荡分界面和贡献因子等模态信息。

[0006] 每个PMU子站12包括一个相量测量装置，用于根据主站的量测配置要求获取相应的量测信息发送至WAMS主站12。

[0007] 相量测量装置包括：GPS授时单元121、同步相量采集单元122、以及数据集中处理单元123。

[0008] 所述GPS授时单元121用于为同步向量采集单元122提供统一的时钟基准。

[0009] 所述同步相量采集单元122用于根据GPS授时单元121提供的时钟基准，实现对相电压、相电流、开关量和直流量的同步测量，获取系统需要的各种量测的实时数据。

[0010] 所述数据集中处理单元123用于对同步相量采集单元122获取的各量测实时数据进行处理，并将实时数据存储本地、以及发送至WAMS主站11。

[0011] 现有相量测量装置仅仅具有录波、计算相量、并将相量和录波数据本地存储以及上送WAMS主站的功能。

[0012] 当需要得到整个广域测量系统的振荡节点分群情况和各节点的贡献因子时，就需要对各节点的PMU量测数据进行频谱分析。在现有技术中，上述PMU量测数据的在线低频
振荡检测和分析功能均是由WAMS主站完成的。

[0013] 在实际应用中，对各PMU量测数据进行频谱分析的计算量是非常庞大的。特别是现今网络规模不断增大，PMU布点数目也不断增加。但是，WAMS主站的计算服务器数目通常
是固定的。因此，很容易导致WAMS主站不能满足低频振荡检测的实时性要求。

[0014] 因此，如何降低WAMS主站应用服务器的计算负担，实现对大规模电网的实时快速低频振荡检测和分析，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

[0015] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用于广域测量系统的相量测量装置，能够实现对大规模电网的实时快速低频振荡检测和分析。

[0016] 本发明提供一种基于就地频谱分析的相量测量装置应用的广域测量系统，包括WAMS主站、PMU子站、以及电力数据网，所述PMU子站包括GPS授时单元、同步相量采集单
元、以及数据集中处理单元，所述WAMS主站用于向各PMU子站发送量测配置信息、待检量测
信息、以及低频振荡各参数的阈值，并接收各PMU子站返回的超过阈值的低频振荡量测的
参数，进行综合分析，获取全局振荡模态信息；

[0017] 所述PMU子站还包括频谱分析单元与低频振荡检测单元；

[0018] 所述频谱分析单元用于根据WAMS主站发送的待检量测信息、结合同步相量采集单元获取的各量测的实时数据，对各量测进行在线实时频谱分析，获取各量测对应低频振
荡的参数值；

[0019] 所述低频振荡检测单元用于根据各量测对应的低频振荡的参数值、结合WAMS主站发送的低频振荡各参数的阈值，判断是否存在超过阈值的低频振荡，如果有，将所述超过
阈值的低频振荡量测对应的振荡参数返回WAMS主站。

[0020] 优选地，所述WAMS主站通过分析配置帧向各PMU子站发送待检量测信息、以及低频振荡各参数的阈值。

[0021] 优选地，所述分析配置帧包括：分析类型、低频振荡检测方法、低频振荡检测频率阈值、功率赋值阈值、频率幅值阈值、阻尼比阈值、持续周期阈值。

[0022] 优选地，所述PMU子站通过分析结果帧将超过阈值的低频振荡量测对应的振荡参数返回WAMS主站。

[0023] 优选地，所述分析结果帧包括：超过阈值规定的低频振荡ID、所述低频振荡对应的PMU量测量ID、所述低频振荡的频率、幅值、相位、阻尼、时间信息。

[0024] 优选地，所述系统进一步包括设置在WAMS主站的主站告警单元；所述主站告警单元用于根据综合分析结果，确定存在威胁系统安全稳定的低频振荡时，发送低频振荡告警。

[0025] 优选地，所述系统进一步包括设置在各PMU子站的子站告警单元；所述子站告警单元用于根据低频振荡参数值，确定存在威胁系统安全稳定的低频振荡时，发送低频振荡
告警。

[0026] 优选地，当所述低频振荡检测单元检测到所述超过阈值的低频振荡的幅值减弱到阈值以下、并持续预设时间段后，向WAMS主站发送振荡消失信息。

[0027] 优选地，当所述低频振荡检测单元检测到一个量测具有至少两个振荡模式超过阈值的低频振荡时，将每一个振荡模式作为一个独立的低频振荡上报至WAMS主站。

[0028] 本发明还提供了一种基于就地频谱分析的相量测量装置，所述装置包括GPS授时单元、同步相量采集单元、以及数据集中处理单元，所述装置还包括频谱分析单元与低频振
荡检测单元；

[0029] 所述频谱分析单元用于根据接收到的待检量测信息、结合同步相量采集单元获取的各量测的实时数据，对各量测进行在线实时频谱分析，获取各量测对应低频振荡的参数值；

[0030] 所述低频振荡检测单元用于根据各量测对应的低频振荡的参数值、结合接收到的低频振荡各参数的阈值，判断是否存在超过阈值的低频振荡，如果有，获取所述超过阈值的
低频振荡对应的振荡参数并发送。

[0031] 优选地，所述低频振荡参数包括：低频振荡的ID、振荡对应量测量ID、振荡的频率、幅值、相位、阻尼比、时间信息。

[0032] 优选地，当所述低频振荡检测单元检测到所述超过阈值的低频振荡的幅值减弱到阈值以下、并持续预设时间段后，发送振荡消失信息。

[0033] 优选地，当所述低频振荡检测单元检测到一个量测具有至少两个超过阈值的低频振荡模式时，将所述量测每一个振荡模式的低频振荡作为一个独立的振荡发送。

[0034] 优选地，所述装置进一步包括子站告警单元；所述子站告警单元根据就地低频振荡信息进行判断，当确定存在威胁系统安全稳定的低频振荡时，向就地工作站发送低频振
荡告警。

[0035] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0036] 本发明所述广域测量系统及用于广域测量的相量测量装置，通过对各PMU子站增加频谱分析单元和低频振荡检测单元，各PMU子站对采集得到的各量测实时数据就地进行
频谱分析和振荡检测，将检测结果即超过阈值的低频振荡量测对应的振荡参数返回WAMS
主站。采用这种方式，将低频振荡检测和分析中计算量最大的部分，即各PMU量测量的频谱
分析分散到各PMU子站中进行分布式计算，WAMS主站只负责对各PMU子站检测的结果进行
综合分析，获取低频振荡在全网范围内的振荡模态，从而大大降低了主站的计算量，实现对
大规模电网的实时快速低频振荡检测和分析。

附图说明

[0037] 图1为现有技术所述广域测量系统结构图；

[0038] 图2为本发明所述基于就地频谱分析的相量测量装置应用的广域测量系统结构图；

[0039] 图3为本发明所述广域测量系统采用的数据传输帧结构图；

[0040] 图4为本发明所述基于就地频谱分析的相量测量装置结构图。

具体实施方式

[0041] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0042] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于就地频谱分析的相量测量装置及应用的广域测量系统，有效降低WAMS主站应用服务器的计算负担，实现对大规模电网的实时
快速低频振荡检测和分析。

[0043] 本发明所述广域测量系统，通过在各PMU子站中增加频谱分析单元和低频振荡检测单元，各PMU子站对采集得到的各量测实时数据就地进行频谱分析和振荡检测，将检测
结果即超过阈值的低频振荡量测对应的振荡参数返回WAMS主站。WAMS主站只负责对各PMU
子站检测的结果进行综合分析，获取低频振荡在全网范围内的振荡模态。

[0044] 参照图2，为本发明所述基于就地频谱分析的相量测量装置应用的广域测量系统结构图。

[0045] 所述广域测量系统包括：WAMS主站21和PMU子站22，二者通过电力数据网23实现数据通讯。

[0046] 每个PMU子站22包括一个相量测量装置。在实际应用中，一个WAMS主站21可以对应多个PMU子站22；一个PMU子站22也可以对应多个WAMS主站21。

[0047] 所述WAMS主站21用于向各PMU子站22发送量测配置信息、待检量测信息、以及低频振荡各参数的阈值，并接收各PMU子站22返回的超过阈值规定的低频振荡量测对应的
振荡参数，进行综合分析，获取全局振荡模态信息。

[0048] 所述PMU子站22用于根据实时采集得到的各量测数据、结合WAMS发送的待检量测信息，对待检量测进行频谱分析和低频振荡检测，获取超过规定的低频振荡对应的参数
值，返回至WAMS主站21。

[0049] 参照图2所示，所述WAMS主站21包括信息发送单元211、信息接收单元212、综合分析单元213、以及信息存储单元214；

[0050] 所述信息发送单元211用于向各PMU子站22发送量测配置信息、待检量测信息、以及低频振荡各参数的阈值。

[0051] 通过在实时数据传输协议中增加分析配置帧，用于实现WAMS主站21通知各PMU子站22分别需要对哪些量测量进行低频振荡检测、以及低频振荡检测检测中各振荡参数
的阈值。

[0052] 所述WAMS主站21向PMU子站22发送分析配置帧，分别告知各PMU子站22的相量测量装置需要对本地的哪些功率或频率的量测进行在线低频振荡检测，并告知各相量测
量装置用于判断是否发生低频振荡的振荡参数阈值。 例如，低频振荡功率幅值的阈值为
100MW、频率幅值的阈值为0.05Hz、持续振荡周期数的阈值为5个周期等。

[0053] 所述信息接收单元212用于接收各PMU子站22返回的量测信息，发送至信息存储单元214进行存储。

[0054] 所述综合分析单元213用于接收各PMU子站21返回的超过阈值的各低频振荡的参数，进行综合分析，获取低频振荡的节点同调分群、振荡分界面、贡献因子等全局模态信
息。

[0055] 所述综合分析单元213对接收自各PMU子站21的超过阈值的低频振荡进行归类。首先，将振荡频率相近的量测归为一类，选择此类中相对幅值最大的量测的频率作为此类
低频振荡的模式频率。对于属于同一类别振荡模式的PMU量测，由于其报告振荡的起始时
刻不一定统一，因此对其提供的振荡时刻的相位不能直接进行比较。因此以属于同一类别
振荡模式的低频振荡中，振荡幅值相对最大的量测报告的振荡时刻作为基准，将此类振荡
模式中的其他量测报告的振荡相位根据各自记录的振荡频率折算到所述基准时刻。然后，
以此类振荡模式中振荡幅值相对最大的量测报告的相位为基准，计算其余同类型(均为频
率或均为有功注入功率)PMU量测在所述基准时刻的相对相位。最后，根据各量测的相对相
位进行关于此类振荡模式的节点同调分群、进而得到振荡分界面以及节点贡献因子等全局
振荡模态信息。

[0056] 进一步的，本发明所述WAMS主站21进一步包括主站告警单元215，用于根据综合分析单元213的分析结果，确定存在对系统安全稳定造成威胁的低频振荡时，发送低频振
荡告警，提示运行人员进行消除或减弱振荡处理。

[0057] 参照图2所示，所述PMU子站22的相量测量装置包括：GPS授时单元221、同步相量采集单元222、数据集中处理单元223、以及频谱分析单元224和低频振荡检测单元225。

[0058] 所述GPS授时单元221用于为同步向量采集单元222提供统一的时钟基准。

[0059] GPS授时单元221选用高档GPS模块作为装置核心，配合高精度授时电路，为同步向量采集单元222提供统一的时钟基准。

[0060] 在锁星正常的情况下，GPS授时单元221提供的同步时钟的精确度为±1 μs；在卫星失锁情况下，GPS授时单元221继续维持GPS信号的输出，保证系统在失星1个小时以
内的同步误差不大于1度。

[0061] 所述同步相量采集单元222用于接收GPS授时单元221提供的时钟基准、根据WAMS主站21发送的量测配置帧，对相电压、相电流、开关量和直流量等进行同步测量，获取
系统需要的各种量测的实时数据。

[0062] 同步相量采集单元222利用光纤口接收高精度对时信号，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。

[0063] 所述数据集中处理单元223用于对同步相量采集单元222获取的各量测实时数据进行处理，并实现实时数据的本地存储以及远方通信等功能。

[0064] 所述数据处理主要包括：对原始相量进行补偿，消除频率泄露效应引起的误差，并计算频率、功率、机组内电势等。

[0065] 数据集中处理单元223可以连接多个分布式测量单元，扩展灵活。其具有4个10/100M自适应以太网接口，除一个以太网接口用于装置内部通信外，其余以太网接口均可
用于对外通信，可以同时向多个WAMS主站21传送数据，且每个通信端口的数据传送内容均
可以灵活定义。

[0066] 所述频谱分析单元224用于根据WAMS主站21发送的待检量测信息、结合同步相量采集单元222获取的各量测的实时数据，对各量测进行在线实时频谱分析，获取各量测
对应低频振荡的幅值、相位、阻尼比、时间信息等参数值。

[0067] 所述时间信息包括低频振荡的开始时刻、振荡持续期间的若干时刻、以及振荡结束时刻等。

[0068] 所述低频振荡检测单元225用于根据频谱分析单元224获取的各量测对应的低频振荡的参数值、结合WAMS主站21发送的低频振荡各参数的阈值，判断是否存在超过阈值的
低频振荡，如果有，将所述超过阈值的低频振荡量测对应的振荡参数返回WAMS主站21。

[0069] 所述振荡参数包括：超过阈值的低频振荡的ID、所述振荡对应的量测量ID、所述振荡的频率、幅值、相位、阻尼比、振荡参数时刻等。

[0070] 所述相位包括上次振荡信息时刻对应的相位。例如振荡开始时刻、振荡结束时刻、振荡持续期间若干时刻的相位。

[0071] 所述振荡参数时刻包括振荡起始时刻、结束时刻以及振荡持续期间的若干时刻等。

[0072] 通过在实时数据传输协议中增加分析结果帧，用于各PMU子站22向WAMS主站21返回超过阈值的低频振荡对应的振荡参数。

[0073] 所述分析结果帧在子站PMU22得到相应的分析结果后的第一个数据帧之后发送。

[0074] 进一步的，当所述低频振荡检测单元225检测得到所述超过阈值的低频振荡量测的幅值减弱到阈值以下、并持续预设时间段后，向WAMS主站21发送振荡消失信息。

[0075] 进一步的，相量测量装置还可以包括子站告警单元226，用于根据低频振荡检测单元225检测得到的低频振荡量测参数值，初步判断是否存在威胁系统安全稳定的低频振
荡，若存在，发送低频振荡告警信息，提醒运行人员，尽快消除振荡。

[0076] 所述PMU子站22根据就地检测得到的低频振荡量测信息，虽然不能得到振荡的分群模式和贡献因子等振荡全局信息。但是通过子站告警单元226能够根据离线分析计算的
结果和经验，初步判断是否存在威胁系统安全稳定的低频振荡，若存在，发送低频振荡告警
信息。电厂或变电站各PMU子站22的运行人员，可以根据局部振荡信息，例如振荡的频率、
幅值等初步判断应采用什么样的措施抑制或消除振荡，而不一定要等待WAMS主站21的计
算判断结果。这样能够为快速抑制或消除振荡赢得时间。

[0077] 在实际应用中，各PMU子站22的每个量测都可能包含多个振荡模式。当低频振荡检测单元225检测到某个量测具有多个振荡模式超过阈值的低频振荡时，将满足振荡条件
的每一个振荡模式作为一个独立的振荡上报至WAMS主站21。

[0078] 进一步的，所述WAMS主站21的信息发送单元211还用于告知各PMU子站22的相量测量装置在各超过阈值的低频振荡的持续期间，每隔指定振荡周期上传一次振荡参数。

[0079] 此时，对应的，各PMU子站22在各超过阈值的低频振荡的持续周期期间内，按照分析配置帧指定的振荡周期间隔不断将当前振荡的参数信息上报至 WAMS主站21。

[0080] 采用本发明所述系统，将低频振荡检测和分析中计算量最大的部分，即各PMU量测量的频谱分析分散到各PMU子站22中进行分布式计算，WAMS主站21只负责对各PMU子
站22检测的结果进行综合分析，获取低频振荡在全网范围内的振荡模态，从而大大降低了
主站的计算量，实现对大规模电网的实时快速低频振荡检测和分析。

[0081] 同时，采用这种方式可以大大加快低频振荡，其加快的倍数与PMU的数据集中处理单元的数据近似成正比，使得在线实时低频振荡的模态分析可以不受系统规模的限制。

[0082] 参照图3，为本发明所述广域测量系统采用的数据传输帧结构图。

[0083] 本发明所述广域测量系统采用的实时传输数据格式遵循IEEE StdC37.118-2005的基本规约。为了实现本发明的目的，增加两种实时传输数据类型：分析配置帧和分析结果
帧。

[0084] 所述分析配置帧的SYNC同步字段第2字节的6-4Bits定义为110，其第2字节的3-0Bits的规约版本号定义为4。

[0085] 所述分析结果帧的SYNC同步字段第2字节的6-4Bits定义为101，其第2字节的3-0Bits的规约版本号定义为4。

[0086] 具体分别参见表1和表2所示。

[0087] 表1为分析配置帧结构表。所述分析配置帧对WAMS主站21需要各PMU子站22进行的分析类型(目前的分析类型只包括低频振荡分析)、分析中所需的参数(含各参数阈
值)、以及分析中需要检测的量测量等信息进行定义。

[0088] 所述分析配置帧由WAMS主站21生成，发送至各PMU子站22。

[0089] 所述分析配置帧包括分析类型、低频振荡检测方法、低频振荡检测频率阈值、功率赋值阈值、频率幅值阈值、阻尼比阈值、持续周期阈值等。

[0090]序号 字段 长度 说明
(字节)
1 SYNC 2 SYNC同步字段第2字节的6-4Bits定义为110， 第2字节的3-0Bits的规约版本号定义为4
2 FRAMESIZE 2 帧字节数
3 DC_IDCODE 8 数据集中器(DC)的标识(IDCODE)，对没 有配置数据集中器的子站，本字段与 PMU_IDCODE相同
4 SOC 4 世纪秒
5 FRACSEC 4 秒等分数及时间质量
6 ANALTYPE 2 按bit定义分析的类型，目前暂只有低频振荡一 种分析类型
7 METHODTYPE 2 按bit定义方法类型。例如定义进行低频振荡的 方法或定义按频率、按功率或两者结合检测点 频振荡
8 OSCUPPERFR EQ 2 低频振荡检测频率上限，用定点数表示
9 OSCLOWERFR EQ 2 低频振荡检测频率下限，用定点数表示
10 OSCPAMPTHR ESH1 2 低频振荡功率幅值阈值1，用定点数表示
11 OSCPAMPTHR ESH2 2 低频振荡功率幅值阈值2，用定点数表示
12 OSCFAMPTHR ESH1 2 低频振荡频率幅值阈值1，用定点数表示
13 OSCFAMPTHR ESH2 2 低频振荡频率幅值阈值2，用定点数表示
14 OSCDAMPTH RESH1 2 低频振荡阻尼比阈值1，用定点数表示
15 OSCDAMPTH RESH2 2 低频振荡阻尼比阈值2，用定点数表示
16 OSCCYCLENU MTHRESH 2 低频振荡持续周期阈值，用定点数表示
17 OSCCYCLENU MTHRESH 2 低频振荡持续期间间隔指定周期上送振荡参 数，可以为非整数值，用定点数表示
18 OSCMEASNU M 2 低频振荡监测的量测数目，用定点数表示
19 OSCMEASID 8 需要子站监测低频振荡的PMU量测量ID
20 重复第19字段 根据OSCMEASNUM重复传送第19字段
21 CHK 2 CRC16校验

[0091] 表1

[0092] 表2为分析结果帧结构表。当各PMU子站22的低频振荡检测单元225 检测到超过阈值规定的低频振荡时，将相应的低频振荡的信息通过分析结果帧上送至WAMS主站21；
当所述超过阈值规定的低频振荡的幅值减弱至阈值以下并持续预设时间段后，上送振荡消
失的信息至WAMS主站21。在上述两个时刻之间，按照主站指定的振荡周期间隔(不一定为
整倍数周期)上送实时检测得到的振荡参数值。

[0093] 所述分析结果帧包括：超过阈值规定的低频振荡ID、所述振荡对应的PMU量测量ID、所述低频振荡的频率、幅值、相位、阻尼、时间信息等。

[0094] 为了实现上述功能，本发明所述系统在实时数据传输协议的命令帧中增加关于分析配置帧、分析结果帧操作的命令定义。

[0095]编 字段 长 度 说明
号 (字节)
1 SYNC 2 帧同步字，第2字节的6-4Bits定义为101，第2字 节的3-0Bits的规约版本号定义为4
2 FRAMESIZE 2 帧中的字节数
3 DC_IDCODE 8 数据集中器(DC)的标识(IDCODE)，对没有配置 数据集中器的子站，本字段与PMU_IDCODE相同。
4 SOC 4 世纪秒，起始时间从1970年1月1日0时0分开始
5 FRACSEC 4 秒等分数及时间质量
6 STAT 2 按位对应标志的状态字
7 OSCNUM 2 本次结果帧发送的具有振荡事件的量测数目
8 OSCID 8 振荡ID
9 OSCMEASID 8 PMU量测量ID
10 OSCFREQ 2 低频振荡频率，用定点数表示
11 OSCAMP 2 低频振荡幅值，用定点数表示，数据类型由量测量 ID得到
12 OSCPHASE 2 低频振荡相位，用定点数表示，对应字段15描述时 刻的相位
13 OSCDAMP 2 低频振荡阻尼，用定点数表示
14 1 用其中2bits表示后续的时间字段(第15字段)是 振荡开始时刻、振荡结束时刻、振荡持续时OSCTIMETYPE 刻；其 他bits可用于描述该时刻的精度
15 OSC-SOC 4 世纪秒，起始时间从1970年1月1日0时0分开始
16 重复6-11 根据OSCNUM重复传送6-15字段的内容
字段
17 检查字节 2 CRC16校验码

[0096] 表2

[0097] 参见表3，为命令帧结构表。在所述命令帧的Bits2-4中的Bits12-10定义关于分析结果帧和分析配置帧的操作命令。

[0098]命令字Bit 主站发送定义 子站发送定义
Bits15-13 命令类型 001否定确认 010心跳信号 011系统复位 100下传CFG-2配 命令类型 001否定确认 010心跳置文件 101联网触发 110保留 111肯定确认 信号 111肯定确认
Bits12-10 增加的命令类型 001关闭分析结果帧的发送 010打开分析结果帧的发送
011发送分析配置文件
Bits9-4 保留
0001关闭实时数据 0010打开实时数据 0011发送头文件 0100发送CFG-1
Bits3-2-1-0 文件 0101发送CFG-2文件 1000以数据帧格式接收参考相量

[0099] 表3

[0100] 本发明还提供了一种基于就地频谱分析的相量测量装置。

[0101] 参照图4，为本发明所述基于就地频谱分析的相量测量装置结构图。

[0102] 所述相量测量装置42包括GPS授时单元421、同步相量采集单元422、数据集中处理单元423、以及频谱分析单元424与低频振荡检测单元425。

[0103] 所述频谱分析单元424用于根据接收到的待检量测信息、结合同步相量采集单元获取的各量测的实时数据，对各量测进行在线实时频谱分析，获取各量测对应低频振荡的
参数值；

[0104] 所述低频振荡检测单元425用于根据各量测对应的低频振荡的参数值、结合接收到的低频振荡各参数的阈值，判断是否存在超过阈值的低频振荡，如果有，获取所述超过阈
值的低频振荡量测对应的振荡参数并发送。

[0105] 所述低频振荡参数包括：低频振荡的ID、振荡对应量测量ID、振荡的频率、幅值、相位、阻尼比、时间信息。

[0106] 当所述低频振荡检测单元425检测到所述超过阈值的低频振荡的幅值减弱到阈值以下、并持续预设时间段后，发送振荡消失信息。

[0107] 当所述低频振荡检测单元425检测到某个量测具有至少两个振荡模式的超过阈值的低频振荡时，将每一个振荡模式作为一个独立的振荡发送。

[0108] 所述装置42还包括子站告警单元426；所述子站告警单元426用于根据低频振荡参数值，确定存在威胁系统安全稳定的低频振荡时，发送低频振荡告警。

[0109] 本发明所述用于广域测量的相量测量装置与前面所述广域测量系统中各PMU子站中包含的相量测量装置功能相同。

[0110] 本发明所述相量测量装置中增加了频谱分析单元和低频振荡检测单元，能够对采集得到的各量测实时数据就地进行频谱分析和振荡检测，获取检测结果即超过阈值的低频
振荡对应的振荡参数。

[0111] 将所述相量测量装置用于广域测量系统时，能够将低频振荡检测和分析中计算量最大的部分，即各PMU量测量的频谱分析分散到各相量测量装置中进行分布式计算，此时
WAMS主站只负责对各PMU子站检测的结果进行综合分析，获取低频振荡在全网范围内的振
荡模态，从而大大降低了主站的计算量，实现对大规模电网的实时快速低频振荡检测和分
析。

[0112] 以上对本发明所提供的一种广域测量系统及用于广域测量的相量测量装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例
的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，
依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内
容不应理解为对本发明的限制。