基于IEC61850电子式互感器数字接口硬件方案研究

论文摘要

近年来,随着电网规模的扩大及电网电压等级的不断提高,传统变电站自动化技术已不能满足电网数字化和智能化发展的需要,建立和推广基于IEC61850标准的数字化变电站是一种必然趋势,因此,研究开发数字化变电站过程层电子式互感器及其数字接口-合并单元MU（Merging Unit）便具有十分重要的意义和工程价值。合并单元是连接过程层电子式互感器与间隔层保护测控设备的数字接口装置,其主要配合电子式互感器完成电压、电流的同步采样,并按照IEC61850-9-1／2标准进行以太网组帧传输,极大地简化了二次保护测控设备硬件结构,有利于实现站内保护、测量数据共享及与SCADA系统的集成。本文首先介绍了电子式互感器的基本原理和系统结构,在分析比较IEC60044-7/8标准和IEC61850-9-1/2标准后,提出采用IEC61850-9-1/2标准作为本文合并单元的设计依据。其次,本文在比较目前合并单元典型设计方案和功能模型的基础上,分析了基于秒脉冲、IRIG-B码和IEEE1588时钟协议的合并单元采样同步方案,提出了基于ADSP & FPGA架构的间隔合并单元硬件整体设计方案和所要实现的软件功能,充分利用FPGA可编程、多I／O口的优点和ADSP高速数据处理能力,完成电子互感器从采样数据帧的解码校验、FIFO排序、数字滤波、重采样和以太网组帧等功能。最后,本文根据合并单元完成功能将其分为电源、背板、开入开出插件、数据接收及处理插件和同步及数据输出插件,并给出了数据接收及处理插件和同步及数据输出插件的详细硬件电路设计方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 数字化变电站
• 1.1.1 数字化变电站概述
• 1.1.2 数字化变电站系统结构
• 1.2 电子互感器及合并单元研究意义
• 1.3 国内外电子互感器及合并单元研究现状
• 1.3.1 国内外电子互感器研究现状
• 1.3.2 国内外合并单元研究现状
• 1.4 论文研究的主要内容
• 第2章 电子式互感器原理及整体结构
• 2.1 电子式互感器概述
• 2.2 电子式互感器传感器原理
• 2.2.1 ECT/EVT传感原理
• 2.2.2 OCT/OVT传感器工作原理
• 2.3 电子式互感器系统结构
• 2.4 小结
• 第3章 合并单元定义及现有方案分析
• 3.1 合并单元的定义
• 3.1.1 基于IEC60044-7/8合并单元定义
• 3.1.2 基于IEC61850-9-1合并单元定义
• 3.1.3 基于IEC61850-9-2合并单元定义
• 3.1.4 合并单元功能模型
• 3.2 现有合并单元设计方案分析
• 3.3 现有合并单元设计标准分析
• 3.4 现有合并单元同步方案分析
• 3.4.1 多台合并单元同步方案
• 3.4.2 单台合并单元同步方案
• 3.5 小结
• 第4章 间隔合并单元总体设计
• 4.1 合并单元总体硬件方案
• 4.2 合并单元软件功能
• 4.3 小结
• 第5章 合并单元硬件设计方案
• 5.1 合并单元插件功能及接口划分
• 5.2 数据接收及处理插件硬件设计
• 5.2.1 插件硬件接口设计
• 5.2.2 插件DSP接口电路设计
• 5.3 同步及数据输出插件硬件设计
• 5.3.1 插件硬件接口设计
• 5.3.2 ADSP与88E6060接口设计
• 5.3.3 同步及数据输出插件电源设计
• 5.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研工作
• 附录1 数据接收及处理插件原理图
• 附录2 同步及数据输出插件原理图