下图是单机对无穷大系统的功角测量 系统图，发电机G的功角即为空载电势E 的 与无穷大的系统母线电压U,之间的夹角6。 陟虹 要完成功角测量任务，必须解决两个问题。 电 其一是由于无穷大系统母线一般离发电机 的 较远，因此必须解决两个异地相量相位比较 电网阔皮中以吉都驻苏 发鞋 问题：一个则是发电机并网运行时，E是不 可以测得的，从而必须找到一个与它具有恒 定相位关系的量来替代它。此外，在整个系 统运行的过程中，为了实现其测量值的实时 性和准确性，有必要对算法和误差进行定量 图5基于GPS的电网状态监测系统结构 的科学分析。 天钱可 GPS有着重要应用前景的原因不仅仅在 功角 于其提供的地理位置信号，更在于其提供的 步 GPS 采数 楼收机 高精度时间信号。GPS接收机在每秒钟的起 点输出一个秒脉冲(1PPS),并从串行口输 出绝对时间。1PPS的前沿与标准绝对时间的 误差小于1μs,利用GPS的高精度授时信 号，可以方便的实现两个异地相量的相位比 较。 如图所示，若u'为电力系统参考母线的 图4单机对无穷大系统功角测量系统图 电压相量u经过零比较后的方波信号，e为 发电机电势的窄脉冲信号，e则是e经单稳 3.解决问题的方法 和反相后的方波信号，g为u'和e'进行与计 算后得到的脉冲信号。设g的脉冲宽度为t, 在文[3]中提到，随着GPS的出现和数 那么 字通讯技术的发展，为第一个问题的解决提 8=(t/T)×360° (3-1) 供了充分的条件。而文[4]中也提出了第二 其中，T是电力系统的额定周期，即 个问题的具体措施。而实际上，在具体方案 20ms 提出后，还存在着误差分析、数据处理和适 合实时监测等的实际问题。 3.1GPS数字通信技术及其应用 从60年代美国开始进行空中定位研究， 1974年基于GPS概念的全球定位系统开始 正式研制，1985年进入民用领域，1993年 此系统正式建成。90年代以来基于全球同步 图6功角测量波形图 卫星定位系统(GPS)的高精度定时技术逐步 被引入电力系统。其对于50Hz的工频信号 在文[5]中提到了所谓的自适应功角测 其相位误差不超过0.018°的高精度时钟从 量的原理。 而实现对电网运行数据的实时同步采集，并 在传统原理下，误差较大，其原因是电 可在此基础上得到电压电流相量和发电机 力系统频率不稳定，在实际情况下，即使系 功角这反映系统运行状态的重要参数。 统正常运行，系统频率也不是固定不变的， 而是在额定频率附近浮动，所以T本身的误下图是单机对无穷大系统的功角测量 系统图，发电机 G 的功角即为空载电势 E0 与无穷大的系统母线电压 Us之间的夹角δ。 要完成功角测量任务，必须解决两个问题。 其一是由于无穷大系统母线一般离发电机 较远，因此必须解决两个异地相量相位比较 问题；一个则是发电机并网运行时，E0是不 可以测得的，从而必须找到一个与它具有恒 定相位关系的量来替代它。此外，在整个系 统运行的过程中，为了实现其测量值的实时 性和准确性，有必要对算法和误差进行定量 的科学分析。 图 4 单机对无穷大系统功角测量系统图 3．解决问题的方法 在文[3]中提到，随着 GPS 的出现和数 字通讯技术的发展，为第一个问题的解决提 供了充分的条件。而文[4]中也提出了第二 个问题的具体措施。而实际上，在具体方案 提出后，还存在着误差分析、数据处理和适 合实时监测等的实际问题。 3.1 GPS 数字通信技术及其应用 从60年代美国开始进行空中定位研究， 1974 年基于 GPS 概念的全球定位系统开始 正式研制，1985 年进入民用领域，1993 年 此系统正式建成。90 年代以来基于全球同步 卫星定位系统(GPS)的高精度定时技术逐步 被引入电力系统。其对于 50Hz 的工频信号 其相位误差不超过 0.018°的高精度时钟从 而实现对电网运行数据的实时同步采集，并 可在此基础上得到电压电流相量和发电机 功角这反映系统运行状态的重要参数。 图 5 基于 GPS 的电网状态监测系统结构 GPS 有着重要应用前景的原因不仅仅在 于其提供的地理位置信号，更在于其提供的 高精度时间信号。GPS 接收机在每秒钟的起 点输出一个秒脉冲（1PPS），并从串行口输 出绝对时间。1PPS 的前沿与标准绝对时间的 误差小于 1μs，利用 GPS 的高精度授时信 号，可以方便的实现两个异地相量的相位比 较。 如图所示，若 u’为电力系统参考母线的 电压相量 u 经过零比较后的方波信号，e 为 发电机电势的窄脉冲信号，e’则是 e 经单稳 和反相后的方波信号，g 为 u’和 e’进行与计 算后得到的脉冲信号。设 g 的脉冲宽度为 t， 那么 δ=(t/T)×360° (3-1) 其中，T 是电力系统的额定周期，即 20ms。 图 6 功角测量波形图 在文[5]中提到了所谓的自适应功角测 量的原理。 在传统原理下，误差较大，其原因是电 力系统频率不稳定，在实际情况下，即使系 统正常运行，系统频率也不是固定不变的， 而是在额定频率附近浮动，所以 T 本身的误