??? 　引言

　　電力系統中功角穩定性，電壓穩定性、頻率動態變化及其穩定性皆不是各自孤立的現象，而是相互誘發相互關聯的統一物理現象的不同側面，其間的關聯又受到網絡結構和運行狀態的影響。這其中母線電壓相量及發電機功角狀況是系統運行的主要狀態變量，是系統能否穩定運行的標志，如果它能被直接測量，不僅能用于調度中心的集中監視和控制，而且能用于分散的就地監視和控制，提高狀態估計的可靠性，更有可能完全實現電力系統的實時自動控制，解決系統的穩定問題。因此實時測量發電機的功角和母線電壓相量，將是電力系統穩定監視和控制的關鍵基礎。通過基于GPS實時相量測量，可以實時得到電網的狀態量，即可以得到實際系統精確模型的歷史數據和當前軌跡。由于相角涉及到電力系統的監視、控制和保護等諸多領域，而實時相量測量的實現，將推動電力系統的監視、控制和保護等新方法和理論的發展，為電力系統的穩定控制和保護開辟一個新的領域。

　　1 功角測量

　　1.1 功角及功角測量

　　功角表示發電機內電勢和端電壓之間的相位差，即表征系統的電磁關系，還表明了各發電機轉子之間的相對空間位置，而這恰好是判斷各發電機之間是否同步運行的依據。

　　由于發電機的不同步運行或者系統振蕩，會危及發電機及變壓器甚至整個系統的安全，振蕩電流的持續出現，將使大型汽輪發電機定子過熱、端部遭受機械損傷，使大軸扭傷，縮短運行壽命。從電力系統安全穩定的客觀要求出發，發電機失步及失步預測保護十分必要。所以發電機轉子角度的獲得方法一度是許多學者積極探索的課題。

　　1.2 現有的功角測量方法

　　1.2.1 間接測量法

　　間接測量就是通過已知的參數，計算功角.

　　傳統的做法是若已知橫軸同步電抗Xd(隱極機) 或Xq(凸極機)，在測取電壓、電流及相應的φ角后，根據相應的矢量圖可算得功角[1]。

　　相似的，若已知Xd、Xq、X′d、X′q和X″q則可分別得到穩態、暫態以及次暫態狀況下的δ角。

　　用該方法獲得δ角，必須滿足以下兩個條件：首先要求確定上述參數，并且這些參數要求非常準確;其次，在電力系統發生故障時和故障后，在具體的某一時刻應確定采用哪些參數(同步電抗、暫態電抗或次暫態電抗)、哪一種發電機等值模型進行計算，而實際上，這難以確定;該方法在穩態過程具有良好的測量精度，測量誤差小于1°，而在暫態過程中，采用暫態電抗或次暫態電抗計算出來的功角有一定的誤差，即使采用諸如FFT之類的信號處理手段也無法解決這一問題。而且測量計算時間太長，不適合實時穩控系統的實時測量。

　　基于GPS同步時鐘的相量測量裝置PMU是在采樣電壓和電流后再經傅里葉變換才能得到發電機轉子角度，也較為耗時。