NR-PMU通信规约介绍201610

务实求精协作创新PMU通信规约介绍2015.07.15陈玉林2•同步相量测量装置（PMU）PhasorMeasurementUnitPMU用于同步相量的测量和上送，并进行动态和暂态数据记录•广域相量测量系统(WAMS)WideAreaMeasurementSystem由PMU和高速通信网络构建而成，为区域电网提供实时监测、分析和控制同步相量测量装置及系统322U相量1相量2δ12相量1相量2δ12参考相量相量1δ1参考相量相量1δ1参考相量相量2δ2参考相量相量2δ24同步相量概念电力系统中的正弦或余弦电压、电流量：()2202cos(31430)kV()1002cos(31410)Auttitt50HzReIm分析电流和电压，便得到幅值和初相角都是变量，但转速相同的同步相量22030kV100-10AUI幅值均取有效值的根号2倍选取相同的时间参考点，如：1PPS可得到初始相角（-180°~180°）5系统整体结构分析中心站LAN分析工作站数据库服务器数据集中器WANLANLANWAN分析中心站LAN分析工作站数据库服务器数据集中器LANLANWANWAMS主站LAN相量测量单元EMS系统SCADA系统EMS系统SCADA系统EMS系统SCADA系统数据集中器网关防火墙前置机数据库服务器WEB服务器1.WAMS主站3.同步时钟2.PMU装置2.PMU装置4.通信网络6(发电厂)PCS-996A(变电站)RCS-9785GPS时钟7种输出量：输出1：实时数据输出2：动态录波文件输出3：暂态录波文件8实时数据：相量：UABC1,IABC1,内电势Eq,发电机功角模拟量:P,Q,f,df/dt，发电机转速4～20mA直流量等开关量：刀闸位置，机组开关量信号输出特征：同步时标：与GPS零秒时刻对齐，全网同步传输速率：100帧、50帧、25帧等可选9动态录波数据：内容＝CFG1+N个数据帧（含相量、模拟量、开关量）CFG1是PMU的最大可输出配置N个数据帧是1min内的实时数据帧（6000帧）输出特征：记录速率：能达到100帧/S形成速率：每分钟形成1个文件存储要求：能存储14天的数据上传要求：在主站召唤时传送指定数据主要功能：本地记录，电网扰动时进行分析11动态录波文件示例数据文件：200704180926.dyn12暂态录波数据：标准COMTRADE99格式的暂态录波内容可以包括：瞬时值，幅值，开关量等输出特征：形成条件：开关量变位，电气量启动（电压、电流越限、突变，频率越限，功率振荡等）存储要求：能存储1000次扰动数据上传要求：在主站召唤时传送指定数据主要功能：本地记录，电网扰动时进行分析13测量+通信(废弃不用)IEEEStdC37.118-2005测量+通信(广泛使用)IEEEStdC37.118.1-2011测量IEEEStdC37.118.2-2011通信（兼容2005版）IECTR61850-90-5-2012通信（尚未应用）PMU国内通信标准（V2）(国内广泛使用)Q/GDW131-2006电力系统实时动态监测系统技术规范PMU国内通信标准（V3）（不兼容V2，国内尚未使用）GB/T26865.2-2011电力系统实时动态监测系统第2部分：数据传输协议15标准升级(前标准废除)IEEEStdC37.118-2005（V1）标准升级(兼容前标准)IEEEStdC37.118.2-2011（V2）IEEE,IEC联合制定IECTR61850-90-5-2012标准修改及扩充(不兼容)Q/GDW131-2006（V2）标准修改(不兼容)GB/T26865.2-2011（V3）小结：PMU通信规约繁多，国内标准应尽量与国际接轨16国际通信规约概况当前国际主流规约：IEEEStdC37.118-2005•国际PMU规约无文件管道通信。•实时数据通信有三种实现模式模式1：纯TCP模式（4712端口，CMD+DATA）模式2：纯UDP模式（4713端口，CFG+DATA,组播）模式3：TCP+UDP模式（TCP=4712,UDP=4713组播）TCP：CMD管道：start，stop，CFG1,CFG2UDP：DATA管道17国内通信规约概况当前国内主流规约：Q/GDW131-2006•比海外PMU规约多文件管道•数据管道有两种工作模式（历史原因造成）•交互过程比海外PMU规约繁琐•TCP端口五花八门数据管道(TCP)：8000（9000，2501，2510）管理管道(TCP)：8001（9001，2502，2511）文件管道(TCP)：8600（9002，2503，2512）18数据的存储、传送暂态录波实时数据暂态录波实时数据采集单元采集单元动态录波实时数据数据集中器暂态录波主站配置管理860080008001管理管道（8001）：命令，配置数据管道（8000）：实时数据离线文件管道（8600）：动态录波文件暂态录波文件19配置帧格式序号字段长度（字节）说明1SYNC2同步字2FRAMESIZE2帧字节数3SOC4时标4D_FRAME2数据帧格式5MEAS_RATE4秒等分数，宜采用毫秒表示6NUM_PMU2数据帧包括的PMU的数量7STN16站名：16字节ASCII码8IDCODE88字节PMU硬件标识符9FORMAT2数据帧的数据格式10PHNMR2相量数量：2字节整数(0到32767)11ANNMR2模拟量数量：2字节整数12DGNMR2开关量状态字的数量：2字节整数13CHNAM相量和通道的名称，16字节ASCII码14PHUNIT4×PHNMR相量通道的转换因子15ANUNIT4×ANNMR模拟通道的转换因子16DIGUNIT4×DGNMR开关量状态字掩码17FNOM2额定频率和标志18PERIOD2相量传送的周期19CHK2CRC1621数据帧格式编号字段长度(字节)说明1SYNC2帧同步字(AA02)2FRAMESIZE2帧长3SOC4世纪秒，从1970-1-10:0:0开始4FRACSEC4秒等分（分辨率10ms）5STAT2状态字6PHASORS4×P相量(幅值，相角)7FREQ2频率偏差8DFREQ2频率变化率9ANALOG2×A模拟量10DIGITAL2×D开关量22命令帧格式序号字段长度（字节）说明1SYNC2同步字2FRAMESIZE2帧字节数3SOC4时标4IDCODE88字节PMU硬件标识符5CMD2Bits15－13:001否定确认010心跳信号011系统复位100下传CFG-2配置文件101联网触发110保留111确认命令Bits3-0:0001关闭实时数据0010打开实时数据0011发送头文件0100发送CFG－1文件0101发送CFG－2文件1000以数据帧格式接收参考相量6CHK2CRC1623文件传输指令帧格式字段长度（字节）说明SYNC2帧同步字，规定为0x5540。FRAMESIZE2帧字节数。使用无符号的整数表示。表示范围为（0到65535）。SOC4世纪秒。表示发令时刻。IDCODE88字节PMU硬件标识符。CMD2命令字低字节（LoByte）：指令编号，命令编号及含义参见表9.2；高字节（HiByte）：当低字节为4，高字节为1时，传送暂态文件的目录；其他：保留。CMD_PARASN命令参数字段，根据CMD字段有不同的定义，详见“CMD_PARAS字段格式定义”CHK2CRC16校验。25离线数据帧格式编号字段长度（字节）说明1SYNC2帧同步字，定为0x5500。2FRAMESIZE2帧字节总数。3SOC4世纪秒，表示该数据帧发送的时刻。4IDCODE88字节PMU硬件标识符5FRAMECOUNT2需上传离线数据帧的总数，16位无符号整数。6FRAMENO2当前报文帧的顺序编号7TYPE20：以二进制数据流的方式传输CFG文件；1：以二进制数据流的方式传输DAT文件；2：以二进制数据流的方式传输动态记录数据；3：传输文件其他：保留8DATASOC4离线数据对应的记录时间，世纪秒表示。9CONTENTN传送的离线数据，用二进制表示。离线数据类型（TYPE）：0：数据按照CFG组织1：数据按照DAT组织；2：数据按照实时数据帧组织3：前64个字节为所传输文件的名称，其后的（N－64）个字节为文件内容。10CHK2CRC16校验。26通信规约的差异—配置帧C37.118-2005国内V2(基准)国内V3说明SYNCSYNCSYNC同步字FRAMESIZEFRAMESIZEFRAMESIZE帧长IDCODE[2]--DC_IDCODE[8]IDCODESOCSOCSOC世纪秒FRACSEC--FRACSEC秒等分，品质--D_FRAMED_FRAME数据帧格式TIME_BASEMEAS_RATETIME_BASE秒等分基准NUM_PMUNUM_PMUNUM_PMUPMU个数STNSTNSTN厂站名IDCODE[2]IDCODE[8]IDCODE[8]IDCODEFORMATFORMATFORMAT数据帧格式PHNMRPHNMRPHNMR相量个数ANNMRANNMRANNMR模拟量个数DGNMRDGNMRDGNMR开关量个数CHNAMCHNAMCHNAM测量量名称PHUNITPHUNITPHUNIT相量因子ANUNITANUNITANUNIT模拟量因子DIGUNITDIGUNITDIGUNIT开关量掩码FNOMFNOMFNOM额定频率标志CFGCNT----CFG变化次数DATARATEPERIODPERIOD上送速率CHK(crcitt)CHKCHK校验码27通信规约的差异—数据帧C37.118-2005国内V2(基准)国内V3说明SYNCSYNCSYNC同步字FRAMESIZEFRAMESIZEFRAMESIZE帧长IDCODE[2]--DC_IDCODE[8]IDCODESOCSOCSOC世纪秒FRACSECFRACSECFRACSEC秒等分，品质STATSTATSTAT状态字PHASORSPHASORSPHASORS相量FREQFREQFREQ厂站频率偏移DFREQDFREQDFREQ频率变化率ANALOGANALOGANALOG模拟量DIGITALDIGITALDIGITAL开关量CHK(crcitt)CHKCHK校验码28通信规约的差异—命令帧C37.118-2005国内V2(基准)国内V3说明SYNCSYNCSYNC同步字FRAMESIZEFRAMESIZEFRAMESIZE帧长IDCODE[2]--DC_IDCODE[8]IDCODESOCSOCSOC世纪秒FRACSEC--FRACSEC秒等分，品质--IDCODE[8]--IDCODECM