广域电网相量同步测量装置硬件研发

论文摘要

随着经济建设的飞速发展,电网装机容量不断增大,全国电网互连步伐的加快,同时对电力系统的稳定监控提出了更高的要求,因此,广域电网相量测量系统(WAMS)应运而生。作为该系统的现场基础测量单元,基于全球定位系统(GPS)的广域电网相量同步测量装置(PMU)的测量水平,将直接影响到该系统的有效性及精确性。本文提出一种同步时标可自由设定的新型PMU,它由频率自适应等间隔采样模块、同步时标形成模块和核心微处理器模块等构成,通过硬件电路与计算软件的合理分工与协调配合,实现了相量同步测量装置中“时间同步”与“频率同步”的解耦处理,从而装置能够根据自由设定的同步时标与时标同步方式,自动定位截取整周波采样数据(无频谱泄漏)进行高精度DFT相量计算,并通过简单的方法对截取DFT数据窗时造成的时标同步偏移量进而计算相量的相角偏差量进行高精度线性修正,且就本装置实现的同步时标任意设置中最常用的首点、中点、末点三种同步方式的跟踪效果及相量测量精度进行仿真分析。文章对这种新型PMU的硬件平台进行了深入研究分析,设计开发出相应的电路,并进行了大量调试工作,对所需实现的各项功能进行了部分验证。本文还设计了用于相量测量装置内DSP部分与MMI部分之间高速通讯的HPI接口,实现了在不打断DSP正常程序运行下DSP与嵌入式x86平台的高速、高可靠性、低功耗数据传输及在线修改DSP存储器的数据等功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 广域电网相量同步测量装置的现实意义
• 1.2 广域电网相量测量系统的发展及前景展望
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 广域电网相量同步测量装置原理研究
• 2.1 广域电网相量测量系统简介
• 2.2 广域电网相量同步测量装置结构
• 2.3 广域电网相量同步测量的同步问题
• 第三章 新型相量同步测量装置的总体结构
• 3.1 相量及DFT算法
• 3.2 新型相量同步测量装置的几个关键问题
• 3.3 新型相量同步测量装置的结构
• 3.4 新型相量同步测量装置时标偏移及修正
• 3.5 时标同步方式及其对相量同步测量的影响
• 3.6 采样仿真分析
• 第四章 新型相量同步测量装置硬件设计与实现
• 4.1 频率自适应等间隔同步采样模块的设计
• 4.2 同步时标形成模块的设计
• 4.3 核心微处理器模块的设计
• 4.4 新型广域同步相量测量装置硬件实现
• 第五章 新型相量同步测量装置高速通讯接口开发
• 5.1 新型相量同步测量装置内部通讯的要求
• 5.2 基于HPI的新型PMU内部高速接口硬件设计
• 5.3 基于QNX平台的HPI接口软件框架设计
• 5.4 HPI通讯效率
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附:作者发表录用文章