隨著全球衛星定位系統（GPS）的廣泛應用，基于GPS的實時相量測量裝置PMU（Phase Measurement Unit）很好地解決了電力系統廣域空間同步測量的問題，并形成了電網廣域測量系統WAMS（Wide Area Measurement System）。PMU在全網統一的時間坐標系下（通過接收GPS的同步時鐘信號），對電力系統不同節點的電壓和電流進行同步采樣，通過數據處理生成各節點電壓、電流的正序相量，由GPS給每個相量打上時間標簽，然后將這些信息實時傳送到控制中心。控制中心在統一的時標下，根據各個PMU的測量信息對電力系統的狀態進行分析，進行全電網的穩定控制、事故預警等。
　　本文提出的PMU構成方案，充分利用了數字信號處理器DSP（Digital Signal Processor）的集成資源，采用雙CPU結構，以GPS秒脈沖為同步時鐘信號，結合高速14位A／D芯片進行采樣，并以USB 2．0接口、CAN總線接口和以太網接口相結合的通信方式實現高速、大容量的數據傳輸。軟件沒計采用μC/OS-II實時操作系統，保證了裝置的實時性和可靠性。
　　1 PMU的構成與硬件實現
　　作為WAMS的關鍵組成部分，實時性和可靠性是最重要的，因此PMU的設計也應以此為依據。PMU的原理框圖如圖1所示。
　　
　　來自PT／CT二次側的電信號經前置濾波，變為適合DSP處理的小信號。然后，根據GPS輸出的同步時鐘秒脈沖（PPS）經DSP（No．2）內部的捕獲單元產生滿足時間同步和頻率同步要求的異地同步采樣信號，啟動A／D轉換。DSP（No．1）根據變間隔的遞歸離散傅里葉變換（DFT）算法，每出現一個新的采樣數據窗計算一次被測量信號的基波分量，然后利用GPS給相量信息加上全網統一的“時間標簽”。
　　DSP（No．1）與DSP（No．2）之間采用同步串行接口（SPI），實現無縫接口連接。DSP（No．2）利用液晶顯示器實時顯示數據和波形，以便在不必配置本地上位機時組成最小的監測單元。USB接口接本地上位機，同時也可以作為擴展口留作本地數據的攜帶轉移。通過CAN總線和工業以太網相結合的方式實現PMU與控制中心的數據傳輸。下面就關鍵的幾個部分加以詳述。
　　1.1 相量數據采集模塊
　　PMU的核心CPU采用TI公司的TMS320LF2407A（簡稱為“2407A”）芯片。主要原因在于其體積小，處理速度快，適于快速傅里葉（FFT）運算，并且片內集成了CAN、SPI等總線控制器，適于控制系統。
　　A／D采樣電路是相量數據采集模塊的重要組成部分之一，同步相量測量對于A／D轉換部分的精度有著較高的要求。IEEE-1344和C37規范提供了如下公式，用于計算實際所需的A／D轉換有效位數：
　　
　　式中：Minimum resolution為所需A／D轉換的最小有效位數，Fs為模擬量最大變動倍數，Emin為幅度計算的精度要求。