电子式互感器合并单元研究

论文摘要

随着数字化变电站和智能电网的发展,电子式互感器得到越来越广泛的应用。合并单元作为电子式互感器与二次保护设备的数字化接口,是数字化变电站体系结构中的关键设备。研究和设计合并单元对促进电子式互感器的普及应用和数字化变电站的发展有着重要的意义。本文首先介绍数字化变电站、电子式互感器以及合并单元的发展现状。在分析变电站系统通信协议标准IEC61850的基础上,讨论数字化变电站系统模型的设计和合并单元的研究设计。根据IEC61850和IEC60044对合并单元的定义和功能介绍,将其划分为三个主要的功能模块:同步功能模块、数据接收模块和以太网通讯模块。然后针对各个功能模块和系统的要求,本文提出了基于ARM&FPGA的合并单元设计方案,在合并单元与继保设备的通讯协议上选择IEC61850-9-1定义的点对点通讯方式。随后,文中给出了实现合并单元各个功能模块的硬件和软件设计;对合并单元的同步功能模块分别给出了插值计算和采样脉冲两种实现方法,并进行了详细的讨论;分析了基于IEC61850-9-1通讯协议的数据帧;以及基于μC /OS?C操作系统的程序设计流程。本文在完成硬件电路调试的基础上,利用所研制的合并单元对电子式互感器进行了误差校验,考查了其传输数据的完整性和精度等级。特别是对插值计算法和采样脉冲法的实验结果进行了对比,详细分析对实验结果造成影响的因素。证实了采样脉冲法在测量稳定性上有着更好的表现。在本文的最后,作者对本文的设计进行了总结,对合并单元设计的发展与提升作出了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 电子式互感器合并单元的研究意义
• 1.2 电子式互感器合并单元设计的研究范围
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 2 合并单元设计方案的研究
• 2.1 浅析IEC61850
• 2.2 合并单元功能要求
• 2.3 本章小结
• 3 合并单元的硬件设计
• 3.1 最小系统的设计
• 3.2 数据接收模块的设计
• 3.3 同步功能模块的设计
• 3.4 以太网通讯模块的设计
• 3.5 μC /OS- （?） 实时操作系统
• 3.6 本章小结
• 4 合并单元的实验和分析
• 4.1 合并单元的调试
• 4.2 合并单元的实验
• 4.3 本章小结
• 5 全文总结
• 致谢
• 参考文献