Influence analysis of PMU measurement characteristics on power system inertia evaluation accuracy

Xu Sudi; Wang Chenqing; Gao Lei; Qi Beibei; Kong Xiangping; Yuan Yubo

doi:10.16081/j.epae.202603026

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Influence analysis of PMU measurement characteristics on power system inertia evaluation accuracy

ANALYSIS AND RESEARCH | 更新时间：2026-09-24

- Influence analysis of PMU measurement characteristics on power system inertia evaluation accuracy
- Electric Power Automation Equipment Vol. 46, Issue 10, Pages: 200-208(2026)
- 作者机构：
  
  国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，江苏南京 211103
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Science and Technology Project of State Grid Jiangsu Electric Power Co.,Ltd(J2025016)
- DOI：10.16081/j.epae.202603026
  CLC： TM73
- Received：14 March 2025，
  
  Revised：2025-07-23，
  
  Online First：27 March 2026，
  
  Published：10 October 2026
- 稿件说明：
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许苏迪,王晨清,高磊等.PMU测量特性对电力系统惯量评估精度的影响分析[J].电力自动化设备,2026,46(10):200-208.

Xu Sudi,Wang Chenqing,Gao Lei,et al.Influence analysis of PMU measurement characteristics on power system inertia evaluation accuracy[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(10):200-208.
许苏迪,王晨清,高磊等.PMU测量特性对电力系统惯量评估精度的影响分析[J].电力自动化设备,2026,46(10):200-208. DOI： 10.16081/j.epae.202603026.

Xu Sudi,Wang Chenqing,Gao Lei,et al.Influence analysis of PMU measurement characteristics on power system inertia evaluation accuracy[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(10):200-208. DOI： 10.16081/j.epae.202603026.

摘要

同步相量测量装置（PMU）的频率和功率测量性能直接影响惯量评估的准确性，且现有PMU标准是否适配惯量评估需求仍未厘清。因此，开展PMU测量特性对电力系统惯量评估精度的影响分析。根据基于功率积分法的惯量评估模型，建立PMU功率和频率测量精度对惯量评估误差的分析模型，揭示PMU测量特性引起惯量误差的根本原因。基于误差模型，从转速与功率时间同步偏差、频率通信分辨率、PMU测量精度3个方面分析PMU测量特性及其耦合效应对惯量评估精度的影响机理。通过现场PMU数据测试和实时数字仿真器的半实物仿真测试验证所提分析方法的有效性、可靠性。测试与分析结果可为PMU频率测量算法和惯量评估方法的优化、PMU标准的扩展提供理论基础与指导作用。

Abstract

The frequency and power measurement performance of phasor measurement units（PMUs） directly affects the accuracy of inertia evaluation. In addition，it remains unclear whether the existing PMU standards are suitable for the requirements of inertia evaluation. Therefore，the impact of PMU measurement characteris-tics on the accuracy of power system inertia evaluation is analyzed. According to the power integration method-based inertia evaluation model，an analysis model of the inertia evaluation error caused by the PMU power and frequency measurement accuracy is established，and the fundamental reasons of the inertia error caused by the PMU measurement characteristics are revealed. Based on the error model，the influence mecha-nism of PMU measurement characteristics and their coupling effects on the inertia evaluation accuracy are analyzed from three aspects，namely the time synchronous deviation between rotate speed and power，the frequency communication resolution and the PMU measurement accuracy. The effectiveness and reliability of the proposed analysis method are verified through field PMU data test and real time digital simulator-based semi-physical simulation test. The test and analysis results can provide a theoretical basis and guidance for the optimization of PMU frequency measurement algorithms and inertia evaluation methods，as well as the expansion of PMU standards.

关键词

Keywords

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洪晗笑，吴晨曦，倪索引 . 考虑频率-惯量安全约束的新型电力系统优化调度［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 8 ）： 176 - 184 .

Hong Hanxiao ， Wu Chenxi ， Ni Suoyin . Optimal scheduling of new-type power system considering frequency-inertia security constraints ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 8 ）： 176 - 184 .

张智刚，康重庆 . 碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2806 - 2818 .

Zhang Zhigang ， Kang Chongqing . Challenges and prospects for constructing the new-type power system towards a carbon neutrality future ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2806 - 2818 .

贾焦心，杨添淇，颜湘武，等 . 电力电子并网装备等效惯量评估研究进展［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 9 ）： 3 - 10 .

Jia Jiaoxin ， Yang Tianqi ， Yan Xiangwu ， et al . Research progress on equivalent inertia estimation of grid-connected power electronic devices ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 9 ）： 3 - 10 .

鲁宗相，姜继恒，乔颖，等 . 新型电力系统广义惯量分析与优化研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 5 ）： 1754 - 1775 .

Lu Zongxiang ， Jiang Jiheng ， Qiao Ying ， et al . A review on gene-ralized inertia analysis and optimization of new power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 5 ）： 1754 - 1775 .

米阳，王沛林，周杰，等 . 基于电力系统分区惯量估计的储能容量配置策略［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 7 ）： 13 - 20 .

Mi Yang ， Wang Peilin ， Zhou Jie ， et al . Energy storage capacity configuration strategy based on partitioned inertia estimation of power system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 7 ）： 13 - 20 .

张武其，文云峰，迟方德，等 . 电力系统惯量评估研究框架与展望［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 20 ）： 6842 - 6855 .

Zhang Wuqi ， Wen Yunfeng ， Chi Fangde ， et al . Research framework and prospect on power system inertia estimation ［J］. Pro-ceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 20 ）： 6842 - 6855 .

李世春，宋秋爽，薛臻瑶，等 . 含风电虚拟惯性响应的新能源电力系统惯量估计［J］. 电力工程技术， 2023 ， 42 （ 2 ）： 84 - 93 .

Li Shichun ， Song Qiushuang ， Xue Zhenyao ， et al . Inertia estimation of new energy power system with virtual inertia response of wind power ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2023 ， 42 （ 2 ）： 84 - 93 .

Liu M Y ， Chen J R ， Milano F . On-line inertia estimation for synchronous and non-synchronous devices ［J］. IEEE Transac-tions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 3 ）： 2693 - 2701 .

王博，王宇，张颂，等 . 基于随机数据驱动SDMD的电力系统区域惯量评估方法［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 10 ）： 78 - 86 .

Wang Bo ， Wang Yu ， Zhang Song ， et al . Regional inertia estimation method for power system based on random data-driven subspace dynamic mode decomposition ［J］. Automation of Elec-tric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 10 ）： 78 - 86 .

Wang B ， Yang D Y ， Cai G W ， et al . Online inertia estimation using electromechanical oscillation modal extracted from syn-chronized ambient data ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2022 ， 10 （ 1 ）： 241 - 244 .

马燕峰，李金媛，王子建，等 . 基于量测数据的新能源电力系统区域等效惯量评估方法［J］. 电工技术学报， 2024 ， 39 （ 17 ）： 5406 - 5421 .

Ma Yanfeng ， Li Jinyuan ， Wang Zijian ， et al . Assessment me-thod of regional equivalent inertia of new energy power system based on measured data ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2024 ， 39 （ 17 ）： 5406 - 5421 .

Bi T S ， Liu J H ， Wang C . Online estimation of area-level inertia considering inter-area equivalent frequency dynamics ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2025 ， 40 （ 1 ）： 57 - 72 .

刘方蕾，胥国毅，王凡，等 . 基于差值计算法的系统分区惯量评估方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 20 ）： 46 - 53 .

Liu Fanglei ， Xu Guoyi ， Wang Fan ， et al . Assessment method of system partition inertia based on differential calculation me-thod ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 20 ）： 46 - 53 .

Best R J ， Brogan P V ， Morrow D J . Power system inertia esti-mation using HVDC power perturbations ［J］. IEEE Transac-tions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 3 ）： 1890 - 1899 .

安军，盛帅，周毅博，等 . 基于量测数据的风电场等效虚拟惯量评估方法［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 5 ）： 1819 - 1827 .

An Jun ， Sheng Shuai ， Zhou Yibo ， et al . Evaluation of equivalent virtual inertia of wind farm based on measured data ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 5 ）： 1819 - 1827 .

Tan B D ， Zhao J B . Data-driven time-varying inertia estima-tion of inverter-based resources ［J］. IEEE Transactions on Po-wer Systems ， 2023 ， 38 （ 2 ）： 1795 - 1798 .

Tan B D ， Zhao J B . Data-driven adaptive unscented Kalman filter for time-varying inertia and damping estimation of utility-scale IBRs considering current limiter ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2024 ， 39 （ 6 ）： 7331 - 7345 .

Mazidi M ， McKelvey T ， Chen P Y . A pure data-driven me-thod for online inertia estimation in power systems using local rational model approach ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2023 ， 59 （ 5 ）： 5506 - 5516 .

杨灵睿，郭成，郭圳，等 . 基于全变差正则化的电力系统惯量评估方法［J］. 电力自动化设备， 2026 ， 46 （ 3 ）： 178 - 185 .

Yang Lingrui ， Guo Cheng ， Guo Zhen ， et al . Inertia estimation method of power system based on total variation regularization ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2026 ， 46 （ 3 ）： 178 - 185 .

巴文岚，文云峰，叶希，等 . 风电高渗透电网等效惯量概率预测方法［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 3 ）： 124 - 130，165 .

Ba Wenlan ， Wen Yunfeng ， Ye Xi ， et al . Probability prediction method of equivalent inertia for high wind power penetration grid ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 3 ）： 124 - 130，165 .

Q／GDW 1131 — 2014 电力系统实时动态监测系统技术规范［S］.

Q／GDW 1131 — 2014 Technology specifications of power system real time dynamic monitoring system ［S］.

IEC／IEEE 60255-118-1 Measuring relays and protection equipment part 118-1：synchrophasor for power systems-measu-rements ［S］.

GB／T 26862 — 2011 电力系统同步相量测量装置检测规范［S］.

GB／T 26862 — 2011 Test specification for synchrophasor mea-surement unit for power systems ［S］.

Xu S D ， Liu H ， Bi T S . Field PMU test and calibration method-part Ⅰ：general framework and algorithms for PMU calibrator ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2022 ， 10 （ 6 ）： 1507 - 1518 .

Xu S D ， Liu H ， Bi T S . A general design method for phasor estimation in different applications ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 3 ）： 2307 - 2319 .

Radulović M ， Zečević Ž ， Krstajić B . Dynamic phasor estimation by symmetric Taylor weighted least square filter ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2020 ， 35 （ 2 ）： 828 - 836 .

GB／T 26865.2 — 2011 电力系统实时动态监测系统第2部分：数据传输协议［S］.

GB／T 26865.2 — 2011 Real-time dynamic monitoring systems of power system-part 2：protocols for data transferring ［S］.

Grando F L ， Lazzaretti A E ， Denardin G W ， et al . A synchro-phasor test platform for development and assessment of phasor measurement units ［J］. IEEE Transactions on Industry Appli-cations ， 2018 ， 54 （ 4 ）： 3122 - 3131 .

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