电子式电流互感器及其通信接口的研究

论文摘要

电力系统发展至今已面临实现故障检测和动作的高准确度和高可靠性、新能源发电可靠并网、变电站内信息资源充分共享等一系列新的任务和要求,“智能电网”作为能够有效实现以上功能的新式电网而被提出。数字化变电站的建设是实现智能电网的重要内容,作为数字化变电站建设中具有关键作用的电子式电流互感器及其通信接口将具有广泛而深远的应用前景。本文首先分析了在目前国内外大力发展电网智能化建造数字化变电站的形势下研究电子式互感器及其接口设备合并单元的意义,在此基础上深入分析IEC60044-8、IEC61850等标准给出电子式电流互感器及合并单元的相关理论基础。作者着重研究了以Rogowski线圈为传感元件的有源式电子式电流互感器,设计了以MSP430F2419为硬件平台的ECT数据采集电路。同时根据合并单元所要实现的基本功能本文提出了一种基于AT91SAM9261和FPGA的合并单元实现方案,采用DM9000以太网控制芯片实现采样数据的以太网发送功能。软件设计部分采用IAR SYSTEM的嵌入式系统集成开发环境,分别介绍了MSP430F2419单片机平台的软件设计和AT91SAM9261平台的软件设计两个部分,后者主要介绍了作者根据合并单元的功能所设计的BootLoader程序以及MU数据读取与发送的程序实现。再次,本文为提高高压侧与合并单元之间数据传输的准确度,采用了CRC校验的方法,文中对CRC校验的原理及软件实现进行了介绍。最后,对于本文设计的电流信号采集、传输单元及其通信接口合并单元进行了一系列性能校验实验（包括比差与角差）,实验证明本文设计的系统完全满足预期的精度要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题介绍及本文所做的主要工作
• 2 理论基础
• 2.1 电子式互感器相关理论
• 2.2 合并单元相关理论
• 2.3 相关标准解析
• 3 系统硬件设计
• 3.1 基于空心线圈的ECT 总体硬件结构
• 3.2 主要芯片选型
• 3.3 信号调理部分电路设计
• 3.4 单片机最小系统的设计
• 3.5 SPI 通信
• 3.6 E/O、O/E 转换电路的设计
• 3.7 合并单元相关硬件设计
• 3.8 PCB 板设计注意问题
• 4 软件部分设计与实现
• 4.1 IAR 集成开发环境简介
• 4.2 MSP430 单片机平台软件设计
• 4.3 ARM 平台软件设计
• 4.4 CRC 校验
• 5 系统性能测试
• 5.1 调试中遇到的问题及解决思路
• 5.2 互感器校验
• 5.3 误差分析
• 全文总结
• 致谢
• 参考文献