1. 實驗室介紹

電力系統(tǒng)寬頻量測與傳感實驗室籌建于2009年，緊密把握大規(guī)模可再生能源接入給電力系統(tǒng)帶來的信號形態(tài)、故障形態(tài)、穩(wěn)定形態(tài)、控制形態(tài)的變化，研究復(fù)雜信號精細(xì)化量測理論與系統(tǒng)，突破了無先驗寬頻信息支撐的多模態(tài)信號特征精確辨識與（極）微弱信號深層感知技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)了全頻帶信息精細(xì)化快速測量，自主研發(fā)了輕型同步相量測量裝置（PMU Light）、同步相量與電能質(zhì)量同步監(jiān)測一體機、寬頻帶同步測量裝置（wPMU）、非侵入式負(fù)荷監(jiān)測終端，構(gòu)建了國內(nèi)首套輕型廣域同步測量系統(tǒng)（WAMS Light）。又以測量終端為核心技術(shù)，自主研發(fā)了面向高比例新能源電力系統(tǒng)寬頻化運行形態(tài)的微型動態(tài)模擬系統(tǒng)和電池儲能性能測試平臺，從信息系統(tǒng)層面推動電力系統(tǒng)態(tài)勢全景感知、故障診斷與定位、協(xié)調(diào)控制技術(shù)進步，為高比例新能源電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析/監(jiān)測/控制研究與未知現(xiàn)象探索提供理論和技術(shù)支撐。截至目前，實驗室承接了科技部國家重點研發(fā)計劃課題、基金委重大儀器專項課題、面上項目等國家級與省部級科研項目和若干橫向項目。

圖 1 電力系統(tǒng)寬頻量測與傳感實驗室

2. 實驗室功能

2.1 復(fù)雜信號精細(xì)化同步測量裝置研發(fā)平臺

復(fù)雜信號精細(xì)化同步測量裝置研發(fā)平臺是集算法研究、硬件設(shè)計與實現(xiàn)、功能測試于一體的軟硬件研發(fā)平臺。目前，以全頻帶信息精細(xì)化快速測量算法為核心技術(shù)，通過集成4G/5G高速無線通信技術(shù)、FPGA+DSP信號快速處理模塊、北斗/GPS定位技術(shù)，研發(fā)了PMU Light、同步相量與電能質(zhì)量監(jiān)測一體機、wPMU、非侵入式負(fù)荷監(jiān)測終端。

                                  (a) PMU Light                                  (b) 同步相量與電能質(zhì)量監(jiān)測一體機

                           (c) wPMU                                   (d) 非侵入式負(fù)荷監(jiān)測終端

圖 2 測量終端研發(fā)成果

2.2寬頻帶同步測量校驗與測試系統(tǒng)

寬頻帶同步測量校驗與測試系統(tǒng)由NI高速同步采樣單元、寬頻帶任意信號發(fā)生器、寬頻帶功率放大器、山大電力公司自主研發(fā)的高精度同步時鐘單元等構(gòu)成，可實現(xiàn)的功能包括：1）校驗寬頻帶同步測量裝置測量精度、測量速度、通信延時等關(guān)鍵指標(biāo)；2）測試互感器等設(shè)備的寬頻帶傳變特性。

                                                            (a) 寬頻帶同步測量裝置校驗            (b) 互感器寬頻帶傳變特性測試

圖 3寬頻帶同步測量校驗與測試系統(tǒng)

2.3 電力系統(tǒng)微型動態(tài)模擬系統(tǒng)

電力系統(tǒng)微型動態(tài)模擬系統(tǒng)是一種集發(fā)電、輸電、變電、負(fù)荷為一體的新形態(tài)電網(wǎng)物理模擬技術(shù)，彌補了傳統(tǒng)動態(tài)模擬系統(tǒng)在電力電子化方面的不足，實現(xiàn)了模擬器件標(biāo)準(zhǔn)化，通過同步測量寬頻帶運行狀態(tài)信息實現(xiàn)全景式感知，從而實現(xiàn)對全網(wǎng)的監(jiān)視與調(diào)度控制。電力系統(tǒng)微型動態(tài)模擬系統(tǒng)可靈活地實現(xiàn)虛擬電廠調(diào)控、極端災(zāi)害等傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)無法實現(xiàn)的物理試驗與功能模擬，為下一代電力系統(tǒng)信息物理系統(tǒng)研究提供支撐。

圖 4電力系統(tǒng)微型動態(tài)模擬系統(tǒng)

2.4電池儲能性能測試平臺

電池儲能性能測試平臺是自主開發(fā)的具備電芯/電池組 電氣-熱-老化特性聯(lián)合仿真模擬能力的測試平臺，可根據(jù)電芯試驗數(shù)據(jù)直接分析應(yīng)用場景下電池組全壽命周期性能，支持動態(tài)成組、電池均衡、散熱管理等主動電池管理手段模擬，全方位支持電池組拓?fù)湓O(shè)計、熱管理、安全管理及SOC、SOH估算方法研究，相關(guān)成果已在電網(wǎng)投運。

圖 5電池儲能性能測試平臺與成果應(yīng)用

2.4 非侵入式負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)

非侵入式負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)在不改變用戶現(xiàn)有電路結(jié)構(gòu)前提下，在入戶端加裝非侵入式負(fù)荷監(jiān)測終端獲得用戶用電數(shù)據(jù)（電壓、電流、功率），通過負(fù)荷分解算法獲得當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)各負(fù)荷狀態(tài)，利用自主研發(fā)的基于序列到點模型和遷移學(xué)習(xí)的非侵入式負(fù)荷分解技術(shù)，實現(xiàn)負(fù)荷精確分類與跟蹤。

圖 6非侵入式負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)

3. 實驗室主要設(shè)備

圖 7寬頻帶同步測量校驗與測試系統(tǒng)

圖 8電池儲能性能測試平臺