1. 实验室介绍

电力系统宽频量测与传感实验室筹建于2009年，紧密把握大规模可再生能源接入给电力系统带来的信号形态、故障形态、稳定形态、控制形态的变化，研究复杂信号精细化量测理论与系统，突破了无先验宽频信息支撑的多模态信号特征精确辨识与（极）微弱信号深层感知技术瓶颈，实现了全频带信息精细化快速测量，自主研发了轻型同步相量测量装置（PMU Light）、同步相量与电能质量同步监测一体机、宽频带同步测量装置（wPMU）、非侵入式负荷监测终端，构建了国内首套轻型广域同步测量系统（WAMS Light）。又以测量终端为核心技术，自主研发了面向高比例新能源电力系统宽频化运行形态的微型动态模拟系统和电池储能性能测试平台，从信息系统层面推动电力系统态势全景感知、故障诊断与定位、协调控制技术进步，为高比例新能源电力系统稳定分析/监测/控制研究与未知现象探索提供理论和技术支撑。截至目前，实验室承接了科技部国家重点研发计划课题、基金委重大仪器专项课题、面上项目等国家级与省部级科研项目和若干横向项目。

图 1 电力系统宽频量测与传感实验室

2. 实验室功能

2.1 复杂信号精细化同步测量装置研发平台

复杂信号精细化同步测量装置研发平台是集算法研究、硬件设计与实现、功能测试于一体的软硬件研发平台。目前，以全频带信息精细化快速测量算法为核心技术，通过集成4G/5G高速无线通信技术、FPGA+DSP信号快速处理模块、北斗/GPS定位技术，研发了PMU Light、同步相量与电能质量监测一体机、wPMU、非侵入式负荷监测终端。

                                  (a) PMU Light                                  (b) 同步相量与电能质量监测一体机

                           (c) wPMU                                   (d) 非侵入式负荷监测终端

图 2 测量终端研发成果

2.2宽频带同步测量校验与测试系统

宽频带同步测量校验与测试系统由NI高速同步采样单元、宽频带任意信号发生器、宽频带功率放大器、山大电力公司自主研发的高精度同步时钟单元等构成，可实现的功能包括：1）校验宽频带同步测量装置测量精度、测量速度、通信延时等关键指标；2）测试互感器等设备的宽频带传变特性。

                                                            (a) 宽频带同步测量装置校验            (b) 互感器宽频带传变特性测试

图 3宽频带同步测量校验与测试系统

2.3 电力系统微型动态模拟系统

电力系统微型动态模拟系统是一种集发电、输电、变电、负荷为一体的新形态电网物理模拟技术，弥补了传统动态模拟系统在电力电子化方面的不足，实现了模拟器件标准化，通过同步测量宽频带运行状态信息实现全景式感知，从而实现对全网的监视与调度控制。电力系统微型动态模拟系统可灵活地实现虚拟电厂调控、极端灾害等传统模拟系统无法实现的物理试验与功能模拟，为下一代电力系统信息物理系统研究提供支撑。

图 4电力系统微型动态模拟系统

2.4电池储能性能测试平台

电池储能性能测试平台是自主开发的具备电芯/电池组 电气-热-老化特性联合仿真模拟能力的测试平台，可根据电芯试验数据直接分析应用场景下电池组全寿命周期性能，支持动态成组、电池均衡、散热管理等主动电池管理手段模拟，全方位支持电池组拓扑设计、热管理、安全管理及SOC、SOH估算方法研究，相关成果已在电网投运。

图 5电池储能性能测试平台与成果应用

2.4 非侵入式负荷监测系统

非侵入式负荷监测系统在不改变用户现有电路结构前提下，在入户端加装非侵入式负荷监测终端获得用户用电数据（电压、电流、功率），通过负荷分解算法获得当前系统内各负荷状态，利用自主研发的基于序列到点模型和迁移学习的非侵入式负荷分解技术，实现负荷精确分类与跟踪。

图 6非侵入式负荷监测系统

3. 实验室主要设备

图 7宽频带同步测量校验与测试系统

图 8电池储能性能测试平台