（CS12 上海电器科学研究所（集团）有限公司）

1.概述

同步数据采集系统是一个集广域测量技术、同步相量技术、时间同步技术于一身的综合信息系统。它能够实时同步检测跨越较大地理范围节点上的工频交流电量或直流电量，同时数据附带高精度的时间标签，可用于广域电力系统的状态评估、动态稳定性判别、系统优化、故障定位等分析和控制，具有稳定性好、可靠性高、数据采集精度高等优点。

2.系统架构

同步数据采集系统采用分层、分布式结构，进行模块化设计，整个系统可以分为现场监控层、通信网络层、系统管理三层。

1）现场监控层：包括同步相量测量装置（PMU）、卫星同步时钟等设备，负责采集交流电力系统和直流电力系统相关数据，通过工业以太网通信接口提供给上位监控计算机管理，是整个数据采集系统的基础。

2）通信网络层：数据集中器SCANNER提供现场监控层智能元件和上位监控主机间的通信。系统通过工业以太网方式，实现底层设备和监控主机间的无缝连接。

3）系统管理层：由数据采集软件、数据处理计算机及其外围设备组成通过计算机软件实现系统管理功能。提供用户界面、系统组态、数据储存管理、终端实时电力能耗数据显示、报警提示、故障记录等功能，是整个数据采集系统的核心。

系统架构图如图1所示。图中GPS时钟也有以太网线到交换机。

图1 系统架构图

3.系统功能

1）数据采集与显示

电力系统运行状态分析算法模型对基础数据的精度要求非常高，PMU设备可以实现高精度的常规电力系统参数采集，且所有分散测量点按高精度的统一的时间基准进行采集，所有测量值带有时间标记。友好的人机界面，实时显示电力系统参数，方便运行人员及时准确了解系统运行情况（见图2）。

图2 系统显示界面

2）历史数据存储与查询

定时存储监控数据，并为用户提供历史曲线查询和报表查询等功能，分析电力设备的运行情况，发现故障隐患等。

3）故障定位

在电力系统中，直流检测系统将测得的实时数据信息传入信息应用系统，为了找到故障点的具体位置，信息处理平台运用适当的算法对数据进行分析计算，在此基础上，生成相应的故障信息，准确定位故障点，并将位置信息保存于中心数据库。

4）告警管理与事故处理

监控系统可实时监测并记录系统故障报警、通信异常报警、越线报警等报警信息，告警输出可通过CRT显示、语音、短信、可见灯光、打印记录等方式实现。电力系统发生故障时，系统根据接收到的实时信息生成故障和预警信息，并保存于中心数据库。为了及时隔离和处理故障，尽快恢复供电，信息中心基于接收到的流程和预案生成相应的工作流程并关联相应的优先级，发出抢修指令，进行维修活动。

5）用户管理(www.daowen.com)

对用户进行分级管理，使系统管理员对运行人员的操作权限进行设置，用户分成一般操作员、系统管理员和工程配置员三个等级，并由用户名和口令字唯一确定，保证操作的安全可靠性，从而使系统能够安全稳定地运行。

6）日常维护

采用监控系统以后，维护人员可不必在变电所现场看守，绝大多数日常维护工作和设备运行参数的测量和记录均能在隧道管理所机房通过遥信、遥测、遥控和遥调等功能来完成。

4.关键设备描述

1）PMU：Phasor Measurement Unit，同步相量测量装置，用于进行同步相量的测量和输出以及进行动态记录的装置。测量电力系统的动态参数（电压、电流、相位等），并将这些数据通过标准电力规约上传到中控室。

2）Scanner：数据集中器，采用标准电力规约，采集一台或多台PMU数据，实现数据集中管理，并且可将数据打包上传至上层管理系统。

5.系统特点

1）高精度的数据采集

对于交流系统，采集内容是每周期电流、电压的幅度和相位，相位测量的准确度可达到微秒级。

对于直流系统，采集内容是高密度的电流和电压数值，每个测量数据的时间标记可达到微秒级准确度。

2）基于时钟同步

所有分散测量点按高准确度的统一的时间基准进行测量，所有测量值带有时间标记。

3）测量与传输范围广

当所检测的电力系统分布在一个较大的地理范围时，本系统能够在整个电力系统不同点布置测量装置，实现交流量（幅值与相位）、直流量电量数据的高准确度测量与传输。

6.适用范围

广泛应用于轨道交通、变电站、发电厂、电力网等电力系统。

7.应用案例

上海城市轨道交通电力系统运行安全关键技术集成及示范工程项目，是上海市科学技术委员会科研计划项目。通过本系统的实施，上海城市轨道交通电力系统可实现电力系统实时状态监测、广域混杂系统信息融合和故障预警处置，建立电力关键设备状态的动态实时故障诊断、可靠性评估和安全预警平台，形成集快速诊断、有效预警、综合调度于一体的供电保障体系，有效提升轨道交通安全运行保障能力。

（作者：上海电器科学研究所（集团）有限公司 邬西坤）