一种采用5G技术的移动式宽频测量系统及配置方法技术方案

本发明专利技术公开一种采用5G技术的移动式宽频测量系统和配置方法，包括：宽频测量装置、宽频监测分析单元、用户交互终端；宽频测量装置、宽频监测分析单元和用户交互终端中均设置5G通信模块，宽频测量装置、宽频监测分析单元和用户交互终端通过5G进行数据交互。本发明专利技术宽频测量装置、宽频监测分析单元、宽频测量移动终端通过5G移动网络接入，任何地点的任何装置都可灵活组成宽频测量系统，用户在任何位置都可实时获得测量监测信息并进行分析；移动式设计的宽频测量装置和监测分析单元，可灵活接入需要测量和监测的电网二次电气量，很大程度上避免了设备投资的盲目性，提高测量、监测和分析的实效性，节约了电网运行建设成本。

【技术实现步骤摘要】
一种采用5G技术的移动式宽频测量系统及配置方法
本专利技术属于电力系统
，特别涉及一种移动式宽频测量系统及配置方法。
技术介绍
在电网发展方面，柔性交直流输电、新能源、储能技术的大规模应用，向电网注入了大量非工频电气量，并与电网交互形成了各类振荡现象，不仅危害电力设备的安全运行，还引起了新的涉网稳定问题。因而，全面测量宽频率范围的基波、谐波、间谐波以及振荡功率并对电网异常事件的分析与定位，已成为电力电子化趋势下电网运行控制的迫切需求。现有电网测量体系由RTU、PMU等常规测量装置构成，主要测量电压、电流工频分量及其频率、功率等，由于采样较低和测量模型限制，不能测量频率宽范围分布的非工频电气量。宽频测量在兼顾电网传统测量数据需求的同时，基于高速同步采样，全面测量与监测0～2500Hz电压、电流、功率分量，并可根据电网业务需求，进一步提高采样率、扩展测量频率范围。广域测量系统(WideAreaMeasurementSystem，WAMS)是基于同步相量技术构成的电网动态监测和控制系统。广域测量系统具有异地高精度同步相量测量、高速通信和快速反应等技术特点，用于大跨度电网的动态过程实时监控。WAMS主要包括同步相量测量单元(PhasorMeasurementUnit，PMU)、相量数据集中器(PhasorDataConcentrator，PDC)、WAMS主站以及作为数据传输基础通信网络等。WAMS借助GPS/北斗等高精度时钟采集广域电网的实时状态参数，包括电气相量，再通过SDH、OTN、EPON等通信网络将分散的相量数据集中起来进行分析，基于统一时标的电网信息，实现对系统动态过程的实时监控，提高电网安全稳定水平。WAMS系统需要建设专门的通信网络接入PDC和PMU设备，由于通信通道及测量设备投资大，全网普遍安装PMU、PDC等设备并不可行，因此PMU布点和配置方案一直以来是行业内研究和讨论的热点。基于固定安装并通过有线连接PMU、PDC构建WAMS方案主要存在以下不足：1)测量对象限于工频电气量，不满足电力电子化发展趋势下电网的测量监测需求。PMU仅测量工频同步相量和监测0.1～2.5Hz的低频振荡和10～40Hz、60～90Hz的次/超同步振荡；基于RTU的SCADA仅测量包含13次及以下基波、谐波的有效值、功率。两者不具备宽频谐波、间谐波和振荡功率测量监测能力。2)事先设计的装置配置布点方案，在实际工程中难以保证应用效果。装置配置布点方案需经过复杂分析得出，装置现场安装后，不能根据实际情况灵活选择测点并达到最优测量；尤其是WAMS按区域分别组网管理，在跨区域大规模交直流互联场景下，实际很难做到电网动态信息的关联采集和处理。3)装置功能与硬件捆绑，测量功能升级部署投入大、周期长。电网分析业务应用需要现场装置的采集测量数据作为支撑，固化的测量功能并不能适应电网监测分析业务发展带来的多样化数据需求，重新设计及更换现场装置实现测量功能更新升级，必然增大时间和成本投入。4)现有宽频测量系统参照WAMS系统架构设计，虽然拓展了测量的频率范围，但与WAMS系统类似仍然存在系统构建不灵活、装置布点方案不好确定、跨区域远距离数据交互困难等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种采用5G技术的移动式宽频测量系统及方法，由宽频测量装置、宽频监测分析单元和用户交互终端组成，以解决以上至少一个技术问题。本专利技术系统中宽频测量装置、宽频监测分析单元分别集成5G通信模块，通过5G网络进行数据传输和时钟同步；宽频测量装置接入现场待测的二次电气量信号，进行高速同步采样和宽频测量，并将测量数据传送至其它装置；宽频监测分析单元接收和存储现场测量数据和告警信息，实现监测分析功能；用户交互终端通过5G网络接收宽频测量系统监测、告警和分析结果，可向宽频测量装置宽频监测分析单元发布宽频测量应用程序。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种采用5G技术的移动式宽频测量系统，包括：宽频测量装置，用于接入现场间隔设备的电压、电流信号，基于同步时钟进行高速采样，并进行数字信号处理，计算宽频测量数据并输出给宽频监测分析单元和用户交互终端；宽频监测分析单元，用于汇总接收、存储来自各现场宽频测量装置的输出数据，对接收的数据进行分析，并将分析数据上传给用户交互终端；用户交互终端，用于宽频测量装置、宽频监测分析单元应用程序模块的远程更新、配置、接收宽频测量系统和宽频监测分析单元上传数据；宽频测量装置、宽频监测分析单元和用户交互终端中均设置5G通信模块，宽频测量装置、宽频监测分析单元和用户交互终端通过5G进行数据交互。进一步的，宽频测量装置为便携式或固定安装，分散部署于变电站、发电厂或新能源场站。进一步的，宽频监测分析单元为便携式或固定安装，部署于现场或电网控制中心。进一步的，本地宽频测量装置、宽频监测分析单元通过5G点对点方式直接进行数据交互，异地宽频测量装置、宽频监测分析单元连接5G基站经5G核心网络进行数据交互。进一步的，宽频测量装置、宽频监测分析单元之间采用5G空口授时与本地标准时钟相互备用的方式进行时钟同步。进一步的，宽频测量装置接入现场间隔设备的电压、电流信号，基于同步时钟进行高速采样，并进行数字信号处理，计算工频同步相量、频率，谐波、间谐波、振荡功率相量和电压、电流有效值，根据预设的参数进行监测和告警；宽频测量装置输出数据包括实时同步采样数据、基于采样处理得到的宽频测量数据、采样及测量记录数据。进一步的，宽频监测分析单元汇总接收、存储来自各现场宽频测量装置的输出数据，基于同一时间断面对现场采样、测量数据进行实时运算，实现广域电网宽频异常事件的监测和谐波扰动源、振荡源分析定位。进一步的，宽频测量装置、宽频监测分析单元、用户交互终端间实时采样数据、测量数据采用5G网络切片uRLLC传输；离线数据和测量应用程序通过5G网络切片eMBB传输。一种采用5G技术的移动式宽频测量系统的配置方法，包括：1)宽频测量装置、宽频监测分析单元、用户交互终端接入5G网络并进行系统安全认证；2)用户交互终端通过5G网络向宽频测量装置、宽频监测分析单元下装应用程序模块；3)宽频测量装置、宽频监测分析单元回传应用程序校验信息；4)用户交互终端确认校验信息；5)宽频测量装置、宽频监测分析单元保存应用程序；6)用户交互终端向宽频测量系统、宽频监测分析单元下装应用配置；7)宽频测量装置、宽频监测分析单元接收应用配置；8)宽频测量装置、宽频监测分析单元回传应用配置校验信息；9)用户交互终端向宽频测量装置、宽频监测分析单元发送应用启动指令；10)宽频测量系统、宽频监测分析单元运行应用程序；11)用户交互终端接收宽频测量、监测和分析数据。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1、宽频测量装置、宽频监测分析单元、宽频测量移动终端通过5G移动网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用5G技术的移动式宽频测量系统，其特征在于，包括：/n宽频测量装置，用于接入现场间隔设备的电压、电流信号，基于同步时钟进行高速采样，并进行数字信号处理，计算宽频测量数据并输出给宽频监测分析单元和用户交互终端；/n宽频监测分析单元，用于汇总接收、存储来自各现场宽频测量装置的输出数据，对接收的数据进行分析，并将分析数据上传给用户交互终端；/n用户交互终端，用于宽频测量装置、宽频监测分析单元应用程序模块的远程更新、配置、接收宽频测量系统和宽频监测分析单元上传数据；/n宽频测量装置、宽频监测分析单元和用户交互终端中均设置5G通信模块，宽频测量装置、宽频监测分析单元和用户交互终端通过5G进行数据交互。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用5G技术的移动式宽频测量系统，其特征在于，包括：
宽频测量装置，用于接入现场间隔设备的电压、电流信号，基于同步时钟进行高速采样，并进行数字信号处理，计算宽频测量数据并输出给宽频监测分析单元和用户交互终端；
宽频监测分析单元，用于汇总接收、存储来自各现场宽频测量装置的输出数据，对接收的数据进行分析，并将分析数据上传给用户交互终端；
用户交互终端，用于宽频测量装置、宽频监测分析单元应用程序模块的远程更新、配置、接收宽频测量系统和宽频监测分析单元上传数据；
宽频测量装置、宽频监测分析单元和用户交互终端中均设置5G通信模块，宽频测量装置、宽频监测分析单元和用户交互终端通过5G进行数据交互。


2.根据权利要求1所述的一种采用5G技术的移动式宽频测量系统，其特征在于，宽频测量装置为便携式或固定安装，分散部署于变电站、发电厂或新能源场站。


3.根据权利要求1所述的一种采用5G技术的移动式宽频测量系统，其特征在于，宽频监测分析单元为便携式或固定安装，部署于现场或电网控制中心。


4.根据权利要求1所述的一种采用5G技术的移动式宽频测量系统，其特征在于，本地宽频测量装置、宽频监测分析单元通过5G点对点方式直接进行数据交互，异地宽频测量装置、宽频监测分析单元连接5G基站经5G核心网络进行数据交互。


5.根据权利要求1所述的一种采用5G技术的移动式宽频测量系统，其特征在于，宽频测量装置、宽频监测分析单元之间采用5G空口授时与本地标准时钟相互备用的方式进行时钟同步。


6.根据权利要求1所述的一种采用5G技术的移动式宽频测量系统，其特征在于，宽频测量装置接入现场间隔设备的电压、电流信号，基于同步时钟进行高...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴艳平，任浩，任辉，赵国庆，杨青，张海东，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11