数字化变电站及其过程总线研究与设计

论文摘要

随着电子式互感器、智能断路器等新设备在电力系统的应用，计算机、通信网络技术的发展和IEC61850标准的颁布实施，变电站自动化技术发生了革命性的变化，基于数字化的一次设备、网络化的二次设备和在IEC61850统一信息平台的基础上开发的数字化变电站是今后变电站建设的主要方向，通信网络是数字化变电站的核心，过程总线是数字化变电站的主要特征也是主要难点，研究和设计数字化变电站的过程总线及其装置对数字化变电站的建设有着重要的意义，本文的主要研究内容包括以下几个方面：（1）深入研究了数字化变电站以及相关技术，结合工程实际提出数字化变电站及其过程总线的研究方向和研究重点，为数字化变电站的工程应用提供技术支持。其次，结合目前的技术发展和数字化变电站研究的需要，综合分析了数字化变电站的技术基础和主要国际标准，探讨了变电站自动化系统发展中网络技术的特点及其在数字化变电站中的应用。（2）按照IEC61850国际标准的要求，构建了数字化变电站的体系架构，从逻辑和应用上分成过程层、设备层和变电站层，并分析各层的具体功能和技术特点，分析了数字化变电站的主要特点和发展方向。接下来，结合工程实际要求建立了数字化变电站的过程总线，从采样值传输、面向通用对象的变电站事件（GOOSE）信息传输和基于IEEE1588标准的同步时钟网等三网合一的过程总线结构，从各种信息的数据模型、传输特点着手研究数字化变电站的过程总线。（3）为实现数字化变电站过程总线，研究了数字化变电站过程总线的功能、特点和主要组成部分，重点设计了与电子式互感器的接口装置：合并单元，并分析、提出了数字化变电站的过程总线的网络拓扑结构。智能电网的建设需要从源端规范数据结构，本文结合国家电网公司智能电网的相关规范从工程应用的角度出发，完成了合并单元的设计，正在准备型式试验和挂网试运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 第1章 绪论
• 1.1 变电站自动化系统的发展历程
• 1.2 数字化变电站及相关技术概述
• 1.3 国内外数字化变电站的研究综述
• 1.3.1 与数字化变电站构建相关的研究
• 1.3.2 与数字化变电站通信网络相关的研究
• 1.4 数字化变电站的现状及发展趋势
• 1.5 本文的主要研究内容与组织结构
• 第2章 数字化变电站的技术基础
• 2.1 电子式互感器技术
• 2.2 通信网络技术
• 2.3 IEC 61850 标准研究
• 2.4 小结
• 第3章 数字化变电站系统结构
• 3.1 传统变电站的局限分析
• 3.2 数字化变电站的内涵及主要技术特征
• 3.2.1 数字化变电站的内涵
• 3.2.2 数字化变电站的主要技术特征
• 3.3 数字化变电站的架构体系
• 3.4 小结
• 第4章 数字化变电站的过程总线建模
• 4.1 过程总线的信息模型
• 4.1.1 基于 IEC61850 的面向对象建模内涵及方法
• 4.1.2 发布者/订阅者通信结构
• 4.1.3 采样值传输
• 4.1.4 通用变电站事件模型
• 4.2 过程总线信息同步技术
• 4.3 小结
• 第5章 数字化变电站过程总线的实现
• 5.1 数字化变电站过程总线的总体要求
• 5.2 合并单元的功能特点
• 5.2.1 合并单元的定义和特点
• 5.2.2 合并单元的主要功能模块
• 5.3 基于 DSP 和 FPGA 的合并单元设计
• 5.3.1 高压侧数据采集系统
• 5.3.2 合并单元的设计
• 5.4 合并单元的功能模块设计
• 5.4.1 合并单元的输出同步模块
• 5.4.2 合并单元 FPGA 逻辑控制模块的设计
• 5.4.3 合并单元数据处理模块的设计
• 5.4.4 网络输出模块
• 5.5 过程层总线的实现
• 5.5.1 过程层设备接入
• 5.5.2 过程层网络组网原则
• 5.6 数据输出模块实验与验证
• 5.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢