PMU在配電網中優化配置的研究

胡萌

摘 要：現如今，同步相量測量單元（PMU）在生活中的應用越來越廣泛，它以全球定位系統所提供的精確時間為基準，能夠實時采集電力系統在工作狀態下的各種參數，從而實現各個節點的同步測量。隨著配電網的不斷發展和進步，同步相量測量單元在配電網中的應用備受重視。文章首先介紹了PMU在配電網中的應用，包括診斷應用以及控制應用，然后介紹了配電網中PMU的配制方法，闡述了模塊功能設計和整機測試。

關鍵詞：同步相量測量單元；配電網；應用；配制方法

1 PMU在配電網中的應用

1.1 診斷應用

診斷應用又包括故障定位與檢測、孤島檢測、狀態估計、電壓穩定性監測、電能質量監測以及事故后分析幾個方面。故障定位與檢測高效且準確的運行是保證電網安全運行的必要條件，孤島運行是一種特殊的運行模式，狀態估計就是根據電壓的角度和大小，增大狀態估計的準確性，對于配電網狀態估計等問題有很大的幫助。根據PMU在配電網中的應用，電壓穩定性監測找到了新的思路，目前相關部門正在研究電壓穩定的分析方法和評估指標。電壓、頻率以及波形能夠衡量電能質量的好壞，事故后分析就是指電網在發生事故之后，尋找事故的起因，如何有效的解決相關問題，從而防止再出現類似的事故。

1.2 控制應用

控制應用包括保護與控制、電壓無功優化、微電網協調以及電力系統恢復四個方面。隨著配電網引入分布式能源，其中出現了雙限功率流和旋轉負荷使重合閘無法重合，PMU的應用有效的解決了這一問題。電壓無功優化是提高系統的穩定水平的重要手段，隨著分布式能源的引入，微電網的并網問題的重要性逐漸表現了出來，由于各個微電網的內部功率可能不等，因此很有可能會引起重大事故而造成大量財產損失，引入PMU方法有助于解決相關問題，減少了不必要的損失。此外，由于電力系統容易受到外界因素的影響，從而發生諸如停電等事故，所以為了減少事故帶來的損失，促進電網的穩定運行且及時有效的恢復其功能是十分重要的。

1.3 其他應用

由于PMU可以實時的測量節點的電壓相量等參數，而且測量結果精度很高，近些年在配電網中也在逐漸開始安裝，并且相關專家也發表了有關論文，提出了基于大擾動事件的負荷建模方法以及基于PMU計算配電網合環潮流的新方法等等。

2 配電網中PMU的配置方法

本文提到了一種適用于配電網線路的小型化以及低成本的PMU裝置，與主網的PMU裝置相比，將某些功能進行了簡化，主要保留了電流以及電壓的同步測量和通信等功能。該裝置通過自取能模塊來從線路中獲取能量，作為驅動電源，并且使用鋰電池作為后備電源，電流傳感器和電壓傳感器分別實現了抗干擾性能以及低成本化并且保證了測量的精度。整個裝置具有體積小、重量輕且成本較低的優點，適用范圍較為廣泛，為新型配電網線路PMU的研制提供了新的思路。

2.1 模塊功能設計

感應取電模塊應用的是電流互感原理，把線路中的電流轉化成功率再將結果輸出，由于該裝置要長期懸掛在架空線路，所以整體重量不宜超過1.5千克，磁芯重量不超過500克。通過計算得知，最后選取的磁芯的尺寸是內徑55毫米，外徑85毫米，高度為30毫米，匝數為200。由于配電網的負荷波動較大，線路電流有時會較低，從而不能是PMU裝置一直運行，因此設計一個鋰電池模塊作為后備電源，此外，設計了保護電路，防止電流變化較大時損壞裝置。裝置結構圖如圖1所示。

取能磁芯套裝于線路上，進行功率控制以及過壓保護后濾波，經過第一級DC/DC轉換器得到輸出為5伏，然后經過第二級DC/DC轉換器后輸出為3.3伏，從而給負載進行供電。當取能充足時，輸出的5伏電壓可以通過充電管理對后備電源進行充電。

整個裝置中還包括電流傳感器、電壓傳感器以及通信模塊，通信模塊主要包括相間短距離通信以及遠距離通信，采用這種短距離通信和遠距離通信相結合的方法可以滿足裝置的成本以及功耗要求。

2.2 整機測試

為了測試裝置的性能以及精度，分別進行了電流線性度測試、電壓傳感器線性度測試。

由以上測試結果我們得知，原電流和擬合電流最大誤差為0.32%，說明電流線性度良好；電壓的最大百分比誤差為0.35%，顯然電壓傳感器的線性度測試也滿足精度要求。

3 結束語

本文首先介紹了PMU在配電網中的應用，并對其中的診斷應用以及控制應用做了簡要的描述，也提出了PMU在配電網中的一些其他應用，然后配電網中PMU的配置方法，包括模塊功能設計以及整機測試，并且給出了電流傳感器以及電壓傳感器的線性度測試結果，且滿足要求。

PMU在我國的配電網中已經有了非常多的應用，但是因為目前的測量系統體積較大成本較高等因素，不能達到全面覆蓋，從而也限制了其在監測領域的應用，完善并改進目前遇到的難題，必將對我國經濟的發展有著深遠的影響。

參考文獻

[1]余辛，劉敏，劉君.PMU在配電網的應用綜述[J].貴州電力技術，2016（06）：60-64.

[2]龍武，劉敏.基于PMU的配電網狀態估計[J].貴州電力技術，2016（04）：62-65.

[3]羅志宏.基于PMU配電網合環潮流計算方法的設想[J].廣東科技，2009（14）：193-194.

[4]謝瀟磊，劉亞東，孫鵬，等.新型配電網線路PMU裝置的研制[J].電力系統自動化，2016（12）：15-20+52.