PMU在配电网中优化配置的研究

胡萌

摘 要：现如今，同步相量测量单元（PMU）在生活中的应用越来越广泛，它以全球定位系统所提供的精确时间为基准，能够实时采集电力系统在工作状态下的各种参数，从而实现各个节点的同步测量。随着配电网的不断发展和进步，同步相量测量单元在配电网中的应用备受重视。文章首先介绍了PMU在配电网中的应用，包括诊断应用以及控制应用，然后介绍了配电网中PMU的配制方法，阐述了模块功能设计和整机测试。

关键词：同步相量测量单元；配电网；应用；配制方法

1 PMU在配电网中的应用

1.1 诊断应用

诊断应用又包括故障定位与检测、孤岛检测、状态估计、电压稳定性监测、电能质量监测以及事故后分析几个方面。故障定位与检测高效且准确的运行是保证电网安全运行的必要条件，孤岛运行是一种特殊的运行模式，状态估计就是根据电压的角度和大小，增大状态估计的准确性，对于配电网状态估计等问题有很大的帮助。根据PMU在配电网中的应用，电压稳定性监测找到了新的思路，目前相关部门正在研究电压稳定的分析方法和评估指标。电压、频率以及波形能够衡量电能质量的好坏，事故后分析就是指电网在发生事故之后，寻找事故的起因，如何有效的解决相关问题，从而防止再出现类似的事故。

1.2 控制应用

控制应用包括保护与控制、电压无功优化、微电网协调以及电力系统恢复四个方面。随着配电网引入分布式能源，其中出现了双限功率流和旋转负荷使重合闸无法重合，PMU的应用有效的解决了这一问题。电压无功优化是提高系统的稳定水平的重要手段，随着分布式能源的引入，微电网的并网问题的重要性逐渐表现了出来，由于各个微电网的内部功率可能不等，因此很有可能会引起重大事故而造成大量财产损失，引入PMU方法有助于解决相关问题，减少了不必要的损失。此外，由于电力系统容易受到外界因素的影响，从而发生诸如停电等事故，所以为了减少事故带来的损失，促进电网的稳定运行且及时有效的恢复其功能是十分重要的。

1.3 其他应用

由于PMU可以实时的测量节点的电压相量等参数，而且测量结果精度很高，近些年在配电网中也在逐渐开始安装，并且相关专家也发表了有关论文，提出了基于大扰动事件的负荷建模方法以及基于PMU计算配电网合环潮流的新方法等等。

2 配电网中PMU的配置方法

本文提到了一种适用于配电网线路的小型化以及低成本的PMU装置，与主网的PMU装置相比，将某些功能进行了简化，主要保留了电流以及电压的同步测量和通信等功能。该装置通过自取能模块来从线路中获取能量，作为驱动电源，并且使用锂电池作为后备电源，电流传感器和电压传感器分别实现了抗干扰性能以及低成本化并且保证了测量的精度。整个装置具有体积小、重量轻且成本较低的优点，适用范围较为广泛，为新型配电网线路PMU的研制提供了新的思路。

2.1 模块功能设计

感应取电模块应用的是电流互感原理，把线路中的电流转化成功率再将结果输出，由于该装置要长期悬挂在架空线路，所以整体重量不宜超过1.5千克，磁芯重量不超过500克。通过计算得知，最后选取的磁芯的尺寸是内径55毫米，外径85毫米，高度为30毫米，匝数为200。由于配电网的负荷波动较大，线路电流有时会较低，从而不能是PMU装置一直运行，因此设计一个锂电池模块作为后备电源，此外，设计了保护电路，防止电流变化较大时损坏装置。装置结构图如图1所示。

取能磁芯套装于线路上，进行功率控制以及过压保护后滤波，经过第一级DC/DC转换器得到输出为5伏，然后经过第二级DC/DC转换器后输出为3.3伏，从而给负载进行供电。当取能充足时，输出的5伏电压可以通过充电管理对后备电源进行充电。

整个装置中还包括电流传感器、电压传感器以及通信模块，通信模块主要包括相间短距离通信以及远距离通信，采用这种短距离通信和远距离通信相结合的方法可以满足装置的成本以及功耗要求。

2.2 整机测试

为了测试装置的性能以及精度，分别进行了电流线性度测试、电压传感器线性度测试。

由以上测试结果我们得知，原电流和拟合电流最大误差为0.32%，说明电流线性度良好；电压的最大百分比误差为0.35%，显然电压传感器的线性度测试也满足精度要求。

3 结束语

本文首先介绍了PMU在配电网中的应用，并对其中的诊断应用以及控制应用做了简要的描述，也提出了PMU在配电网中的一些其他应用，然后配电网中PMU的配置方法，包括模块功能设计以及整机测试，并且给出了电流传感器以及电压传感器的线性度测试结果，且满足要求。

PMU在我国的配电网中已经有了非常多的应用，但是因为目前的测量系统体积较大成本较高等因素，不能达到全面覆盖，从而也限制了其在监测领域的应用，完善并改进目前遇到的难题，必将对我国经济的发展有着深远的影响。

参考文献

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