轻型广域测量系统信息系统研究与开发

摘要

基于同步相量测量装置(Phasor Measurement Unit，PMU)的电力系统广域测量系统(Wide-Area Measurement System，WAMS)已经在世界范围内电力系统中得到了广泛的应用，并在安全监控、稳定分析与控制中发挥着重大作用。在传统PMU基础上，本文作者所在课题组研发了布置于低压侧电网的轻型同步相量测量装置(Phasor Measurement Unit Light，PMU Light)，并在全国各大高校进行了装置的布置，进而构建了国内首套轻型广域测量系统(Wide-Area Measurement System Light，WAMSLight)。随着布置在全国各地的PMU Light越来越多，装置提供的高精度、高密度数据越来越多。但是，WAMS Light在线数据处理程序和可视化程序目前还无法准确、高效的对这些数据进行实时的处理和展示。因此，实现对海量电网实时数据进行在线的分析处理，并通过直观、有效的可视化方法将系统的实时状态以及在线分析的结果展示出来变得十分迫切。要实现这些功能，需要开发出良好的WAMS Light信息系统。
　　论文主要内容如下:
　　(1)设计并开发了WAMS Light的信息系统，其由数据服务器、应用服务器、Web服务器以及可视化展示终端等组成，它们通过100M局域网互联。给出了PMU Light采集到的原始数据的接收、保存以及显示方法;Socket通信的原理、实现方法;开发了用于历史数据存储的Acess数据库和用于实时数据存储的MySQL数据库;设计了应用程序服务器和Web服务器的主要功能。
　　(2)设计实现了频率安全性在线评估，并探讨了频率失稳轨迹模式特征和在线辨识。本文将课题组提出的频率偏移量化评估方法进行在线实施，根据频率曲线与二元表[fcr，tcr]的关系，经由数据滤波然后进行安全裕度计算，开发出了频率安全在线评估模块，进行了系统集成。由于系统中发生机组低频跳闸是暂态频率失稳的必要条件，因此崩溃前必定发生发电机切除事件，从而频率轨迹曲线上凸是频率失稳的必要条件，故可以利用频率轨迹曲线的上凸或下凹特征来辅助暂态频率稳定的在线检测。本文开发出了频率响应轨迹特征在线提取程序，并分别用仿真数据和实测数据做了算例分析。
　　(3)为了充分地将系统测得的大量实时数据以更加直观的方式展现出来，更加清晰、准确的掌握电力系统的实时运行状态和变化趋势，本文研究了数据可视化的方法并开发了可视化的程序。包括了服务器端全国各个测点的频率、电压和相角的集中曲线图显示;电压向量图的实时显示以及事故信息的记录和可视化显示。由于传统的二维可视化方法难以满足多维度信息快速准确显示的要求，本文还研究了三维可视化的方法，通过距离反比插值算法对各个像素点进行插值计算，在Qt中通过对应色彩映射表进行三维绘图，三维可视化可以更加形象直观的展现系统的变化趋势。
　　(4)传统的可视化平台仅限于服务器端，用户无法随时随地了解电网的实时运行状况。随着无线网络和大屏智能移动终端的快速发展，需要研究拓展数据访问方式。本文开发了支持移动端的可视化程序，程序基于Android系统，可以通过网络实时读取WAMS Light数据库中的数据，并将数据进行处理，通过频率、电压和相角曲线图将结果进行展示，从而实现了WAMS Light的远程移动访问。