随着大规模间歇性分布式能源和电动汽车接入配电网,配电网的安全可靠运行面临着新的挑战。为了应对挑战,传统配电网逐步向主动配电网过渡,输电网中广泛应用的广域监测系统(wide area measurement system,WAMS)相关的技术开始应用于配电网,目的是弥补现有配电自动化系统在配电网感知和控制等方面的不足。配电网WAMS在发展和应用中存在着一些问题需要解决,包括装置研发、测量精度、通信技术、优化布点、高级应用等方面。针对其中装置研发和通信技术两个问题,本文研究了配电网相量数据集中器(phasor data concentrator,PDC)设计和高效通信技术相关联的部分内容,包括三个方面:通信规约融合扩展、配电网PDC软件设计和数据压缩。本文的主要研究内容如下:1)通过对主动配电网通信业务流量、传统配电自动化系统及其规约面临的问题和配电网PMU的应用进行分析,明确了为满足主动配电网的通信需求,通信规约需要进行融合扩展;进一步对GB/T 26865.2-2011和IEC 60870-5-101/104规约进行了比较与分析,结合两者的优点,提出了一种面向主动配电网的同步相量传输规约的扩展方法。扩展规约增加了新的数据类型、划分了数据的优先级、增加了新的通信流程,满足了配电网PMU扩展遥控功能的需求,保证了相量数据的优先传输,降低了网络通信量和本地存储量。将扩展规约在模拟PMU、配电网PDC和模拟主站上实现,通过实验验证了其有效性。2)通过分析配电网PDC的应用需求,提出了配电网PDC应满足的三个关键指标:接入能力、时差容忍度和数据延时;然后基于结构化设计,提出了一种配电网PDC的软件设计方法,对于不同的数据流,软件分别采用数据管道、管理管道和文件管道处理机制,程序的算法逻辑考虑了对关键指标的完成,保证了通信的可靠和高效。3)研究了无线通信中数据压缩的相关问题。通过对采用4G LTE技术传输PMU数据进行测试,说明了4G LTE难以满足PMU在高传输频次中对数据均匀传输的要求,为了减少通信流量,提出了一种适用于无线通信的PMU数据压缩算法,该算法对相量数据进行无损压缩,并组合多帧数据,有效保证了相量数据的精度并减少了高频次通信的压力。4)搭建了实验室环境下的配电网PDC测试环境,介绍了所开发的模拟PMU和模拟主站软件;对所研发的配电网PDC进行了各项基本功能和性能测试,对其在关键指标方面的测试结果进行了分析;对所提出的压缩算法进行了实验;测试结果验证了所研发的配电网PDC的功能和性能满足设计需求,也验证了压缩算法的有效性。最后介绍了本项目示范工程的基本情况,并说明了该型配电网PDC在本项目中的实际应用情况。