广域监测系统 (WAMS)

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近年来，为满足日益增长的电力需求以及构建可靠高效的电力系统的需要，电网经历了显著的变化。在电网演变过程中，许多技术被集成到电网中，并将其命名为智能电网。智能电网的一项此类技术是广域监测 (WAM)，其目的是提高电网的可靠性、效率、弹性和可持续性。

广域监测系统或WAMS的主要功能是使电网现代化，并避免电力中断和停电。本章将详细介绍WAMS及其组成部分和优势。

什么是广域监测系统？

广域监测 (WAM) 系统是一种先进技术，用于将现有电网升级到智能电网。它使电力输送系统现代化，避免停电和严重中断。

WAM本质上是一种同步相量技术，它采用同步测量来监测和评估电网的状态。之所以称为广域监测，是因为其作用范围覆盖广阔的地理区域。

WAM系统使用智能传感器来收集关于电网运行的同步时间数据。为此，它使用高速通信系统，每秒可以报告25-50次电力系统数据。

为什么我们需要广域监测系统？

在智能电网中，互联多个电网带来的日益复杂的技​​术问题，产生了对广域监测系统的需求。这是因为传统的监测技术基于局部和延迟的数据通信，这可能导致现代电网管理效率低下。

在智能电网中采用广域监测系统的原因如下：

• 它能够快速有效地检测和响应故障和扰动，从而提高可靠性。
• 它提供有关电网运行的实时数据，有助于更好地管理电网。
• 通过快速检测和隔离故障和扰动，它减少了故障和扰动对系统的影响。
• 通过整合可再生能源资源，它提高了电网的可持续性。

WAMS的主要组成部分

广域监测系统 (WAMS) 的主要组成部分如下图所示：

这里解释了广域监测系统各个组成部分的功能：

相量测量单元 (PMU)

它是一种用于广域监测系统的设备，用于测量流经电网的电波，并实时提供其数据，例如电压、电流和频率。因此，PMU用于通过收集电网的电力流量数据来提供电力流量研究的基于时间的表示。因此，PMU的输出被称为时间戳记：电网的快照。PMU由GPS接收器和基于微处理器的设备（如继电器、故障记录器等）以及用于将PMU数据传输到相量数据集中器的通信系统组成。

相量数据集中器 (PDC)

PDC是用于收集许多PMU测量的电参数的系统。它负责收集PMU捕获的大量相量数据，对其进行关联，并将其作为单个数据流馈送到其他应用程序。

数据历史记录器

这些是WAMS中提供的系统，用于获取同步相量数据并保持其顺序排列。

数据可视化应用程序

这些是基于图形界面的应用程序，用于向控制室操作员显示数据，以识别电网状况和问题。

通信系统

它是广域监测系统的核心支柱。由于PMU分布在广域电网中进行实时监控，它由光纤链路组成，用于将这些PMU连接到变电站交换机或路由器。

控制中心

这些是具有先进软件和工具来分析电网并采取补救措施的设施。

WAM系统中的测量

广域监测系统利用GPS卫星信号对来自分布在电网中的相量测量单元 (PMU) 的数据进行时间同步。然后，将这些实时相量数据发送到控制中心，从而提供有关电网状况的动态信息。这有助于控制室操作员采取纠正措施以提高电网可靠性。

此电网数据还可以从电网的不同变电站流式传输到中央控制中心。在中央控制中心，对这些数据进行评估，以提供电网运行的精确图像。

WAM系统如何工作？

以下是智能电网中使用的广域监测系统的详细工作原理：

• 首先，安装在整个电网中的PMU测量电数据，并使用GPS卫星信号对这些数据进行时间同步。
• 然后，收集到的数据通过安全的通信网络传输到相量数据集中器 (PDC)，在那里进行数据关联。
• 接下来，关联后的数据被馈送到WAM应用程序进行处理和分析，以评估电网的实时状况。
• 下一步，可视化应用程序显示电网状况和电网中的潜在问题，控制室操作员根据这些信息做出决策并采取补救措施。

这就是典型的广域监测系统在智能电网中的工作方式。

WAM系统的优势

以下是智能电网中广域监测系统的一些主要优势：

• 通过实时监控，广域监测系统提供有关电网运行和状况的最新信息。
• WAM系统通过快速检测和隔离故障和扰动来提高电网的稳定性。
• WAM系统通过高速通信有助于更快、更准确地检测故障。
• 广域监测系统使电网运营商能够更好地管理资源并提高系统的整体效率。

WAM系统的挑战

在智能电网中实施广域监测系统的主要挑战如下：

• 实施和部署广域监测系统是一项成本密集型任务，需要大量投资。
• WAM系统的高速通信基础设施的可用性和设置也存在问题。
• 在智能电网中实施WAM系统需要建立标准和合规性。
• 选择安装PMU的最合适位置也是WAM系统的一大挑战。
• WAM系统也容易受到网络安全问题的威胁。
• WAM系统需要先进的工具来深入分析电网数据，这是一项复杂的技术密集型任务。
• 还需要为系统运营商开发更好的可视化应用程序。

WAM系统的应用

广域监测系统是智能电网技术中的关键组成部分之一。它在电网中的主要功能是实时监控和显示电网状态。在智能电网中，WAM系统的一些关键用途如下：

• 监控电网状况并稳定运行。
• 检测并通知电网运营商潜在问题。
• 快速检测和隔离故障。
• 负载平衡，使负载在电网中均匀分布。
• 管理集成到电网中的可再生能源资源。

结论

WAM系统是智能电网的关键组成部分之一，因为它提供电网的实时监控功能，并减少了停电和中断。

在智能电网中使用WAM系统的首要目标是从电网收集实时数据，这些数据提供有关电网状态的洞察力，并有助于提高电网的可靠性、效率和可持续性。它稳定电力系统并优化资源利用率，这是实现可靠智能电网的重要参数。