与输电网络相比，主动式配电网络的特性是线路长度较短和输电量有限。使用总线电压同步相量方法来判断网络状态时，这两个特性就使得总线电压相量之间的相位差非常小(一般在几十毫弧度或更低)。这些特性要求PMU设备具有远低于IEEE C37.118规定限值的同步相量相位不确定度。配电网络的失真电平远高于输电网络。此外，即使与主输电网络隔离，主动式配电网络也可以运行。因此进行隔离和重新连接操作时，PMU就为配电网运营提供很大的支持。但是由于额定网络频率偏差通常不可忽略，使用PMU来监测机电暂态可能会导致对同步相量相位和频率的估计不正确。
同步相量估计算法
基于DFT的传统同步相量估计算法通常直接对以几千赫兹采样的信号进行DFT，再根据DFT输出执行同步相量测量。另一方面，我们的算法虽然仍基于DFT，但采用的是一个两步骤方法，其中第一个步骤是对输入信号进行DFT分析，第二个步骤是对与基频信号对应的重构时域信号进行时域分析。第一步的独特之处在于它采用本文提出的方法来识别基频信号。该算法在高采样频率下(例如，100千赫)可提供准确的结果。下面简要介绍一下同步相量估计算法。
同步相量估计算法包含以下三个步骤：
1. 在80 ms(即50 Hz四个周期)的时间窗口 (T) 内对三相电压采样，从UTC- GPS脉冲每秒(PPS)波前(通常为1或10 PPS)对应的时间开始。
2.将基频信号重构为正弦信号，正弦信号的频率为特定单一频率窗口ΔF(也就是f0±ΔF，其中f0是指电网频率的额定值)中某个值。我们使用LabVIEW Real-Time模块和CompactRIO实时微控制器来实现这一步骤。
3.以重构的基频信号波形为基准，估计同步相量的振幅、相位和频率。我们使用LabVIEW Real-Time模块和CompactRIO实时微控制器来实现这一步骤。
图1总结了用上述过程所获得的信号分析。其中虚点线表示用于估计同步相量的通用失真信号，连续实线表示时域重构的基频信号，虚线表示PPS信号。
PMU原型
我们在配备了3百万门FPGA的NI CompactRIO嵌入式实时微控制器上实现同步相量估计算法。我们使用NI9215 C系列模块，以±10 V的动态信号输入和100 kHz的采样频率对电压波形进行采样。 UTC-GPS时间帧由时间同步不确定度为100 ns的S.E.A GPSIB移动模块提供。我们使用NI9401数字I / O模块作为计数器来执行PPS前上升沿(由GPS装置提供)和数字化波形的第一个采样之间的测量。
