用于逆变器分布式控制的切换式环网通信与同步方法

针对并联运行三相逆变器模块分布式控制问题,提出采用高速切换式光纤环网搭建分布式控制网络,每一个逆变器模块作为环网中的一个节点。结合具体的环网通信协议,计算切换式光纤环网一个开关周期内完成数据通信的时间,得出切换式光纤环网的应用范围。为了实现并联运行逆变器模块电流均衡并避免产生环流,采用环网中各节点精确同步的控制策略,使各个子节点产生相同的开关驱动脉冲。提出3种应用于切换式环网的节点同步方法,通过分析3种同步方法的时间延迟和同步精度,得出适合并联运行三相逆变器模块的双光纤环网拓扑结构。该结构简单可靠、同步精度高。搭建了切换式光纤环网实验平台,验证了切换式光纤环网通信时间计算方法和节点同步方法分析的正确性。     

嵌入式IEEE 1588精确时钟同步实现

针对分布式控制系统对于时钟同步的要求,设计了基于硬件辅助标记时间戳的方式实现IEEE 1588精确时钟同步协议的嵌入式以太网通信软硬件系统,重点介绍了时钟同步模块的软硬件架构。在平台测试中,系统主从时钟模块实现了高精度时钟同步,并分析比对了不同同步报文发送周期下的时钟同步测试结果。     

基于冗余通信的就地化分布式母线保护研究

针对传统母线保护运维难度大、可靠性低等问题,通过比对基于环网通信的无主分布式和有主分布式母线保护各自特点,提出了基于冗余通信的就地化环网有主分布式母线保护解决方案。研究了以主机内部时钟作为同步对时源的采样同步方法,并提出了分布式系统身份拓扑定位技术,实现保护功能不依赖外部时钟、保护子机免配置和即插即用。最后结合分布式母线保护环网数据流大小,对IEC61850-9-2和GOOSE帧格式报文进行了适用性分析,提出了满足百兆口带宽和传输延时要求的新环网通信帧格式。通过现场运行检验,验证了该技术方案的可行性。     

基于多HSR环网的分布式母差平台及关键技术

保护设备就地化的难点之一是实现母线保护等跨间隔保护设备的就地化,文中在分析现有分布式母线保护特点的基础上,提出了基于多个高可靠无缝冗余环网的分布式母线保护方案和具体的软硬件平台实现架构。文中基于FPGA技术实现了环网报文时延的准确测量及补偿,并提出了不依赖于外部时钟的基于采样事件的采样同步技术。通过采用环网拓扑监视和弱配置管理等关键技术,实现了环网通信状态的实时监视以及子机终端的少配置、弱管理应用,提高了运行维护的方便性。最后,通过对该方案主要性能参数的实际测试,验证了该方案的可行性。     

一种实用的大容量电力电子系统高速光纤环网拓扑及其协议

基于串行光纤通信技术的分布式控制是大容量电力电子变流系统的一个发展方向。该文针对现有电力电子变流系统分布式控制方案存在的一些缺陷,提出一种软件控制可切换数据通道的高速光纤环形网络拓扑结构,并制定了简单可行的通信协议,简化了通信控制的软件编程和测试难度,提高了同步精度,同时也较大程度地减小了整个高速光纤环形控制网络的传输延时,扩展了基于高速光纤环网通信拓扑的分布式控制方案在复杂高性能电力电子变流系统中的应用范围。最后,该文给出了相应的数据传输、数据源切换以及反馈数据上传等方面的实验结果,验证了该种网络拓扑及协议的正确性、有效性和可行性。     

用于船舶综合电力系统同步测量的高精度PTP混合时钟同步方法

为了满足船舶综合电力系统同步测控亚微秒级的精度要求,通过分析各种时钟同步协议的优缺点和传统时钟同步方法对船舶同步测量的局限性,提出一种基于IEEE1588协议的卫星时钟同步与时钟同步频率补偿算法相结合的混合时钟同步方案以实现同步测量。所提方案以环星型拓扑结构的交换式以太网为背景,基于集成IEEE1588协议功能的以太网收发器设计了同步测量节点,并研究了一种频率补偿算法,可以动态地对时钟节点的晶振频率进行补偿,使时钟具有良好的守时性,保证了主从时钟的偏差恒定。通过仿真分析和试验对同步偏差性能进行测试,结果显示同步精度维持在±200 ns以内,达到了IEC61850关于同步测量的标准,满足了船舶综合电力系统时间同步的需要。     

基于IEEE 1588的变电站设备在线监测系统的设计

随着数字化变电站的发展,变电站设备在线监测系统的未来发展趋势是采用IEC 61850实现无缝通信,由于空间距离和节点的变化,使现场采样值传输的同步精度变成一个难题。以IEEE 1588标准中的精确时间协议(PTP)为基础,通过使用整合IEEE 1588标准中核心部分的以太网物理层控制芯片DP83640,使得采用以太网架构的分布式变电站设备在线监测系统主从节点上的时钟达到精确的时间同步,同时缩短了设计周期。     

基于现场可编程门阵列的硬件时钟同步方法

基于工业以太网的分布式系统为实现高精度的同步数据采集和控制,对时钟同步提出了较高的要求。对基于嵌入式软件的时钟同步方案中同步精度较低的原因进行分析,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件时钟同步方法。使用FPGA对IEEE1588协议进行解析,采用FPGA和硬件描述语言设计时间戳获取、晶振频率补偿和时钟同步算法等模块。对基于工业以太网的分布式系统进行了测试,结果表明系统达到了亚微秒级的精度。     

一种分布式电力电子环网拓扑及时钟同步算法

为解决电力电子分布式控制系统中的时钟同步问题,提出了一种基于以太环网的分布式控制拓扑结构,并详细论述了实用易行的时钟同步算法。包括全同步过程和自同步过程的时钟同步算法既可以补偿时钟初始偏差以及线路传输延时,也可以实时地补偿不同站点时钟的晶振漂移。并搭建了以DSP与FPGA为核心的分布式控制平台,实验验证了上述拓扑与算法的可行性,实现了系统中各个站点的时钟同步,实验得出时钟同步精度在15 ns以内。对实验中存在的不足之处提出了对应的改进方法,以进一步提高同步精度。     

适用于电力电子系统分布式控制的自动转发式环网通信策略

高速环网通信技术是电力电子系统实现模块化与标准化的重要手段之一,传统的转发式环网通信策略消耗时间较长,切换式环网虽然消耗时间缩短,但会在串行序列中引入乱码。针对这一问题,提出一种实现电力电子系统分布式控制的自动转发式环网通信策略,该通信策略省略了繁琐的指令转发过程,大幅度缩短了完成一次采样过程所消耗的时间,提高了环网通信的性能。分析了传统转发式环网通信策略与自动转发式环网通信策略的时间模型,并对两种环网通信策略完成单次采样过程的通信时间进行了定量计算。实验结果验证了所提通信策略的有效性和可靠性。     

PTP技术在智能变电站中的应用

伴随着变电站自动化系统标准化、智能化、网络化、综合化的发展趋势,智能变电站要求在实现一次设备智能化、二次设备网络化的基础上,建立基于工业以太网的高精度、技术统一的时钟同步系统 因为网络时间协议的精度无法满足智能变电站的微秒级精度要求,所以支持IEEE1588(PTP技术)的工业以太网成为智能变电站时钟同步方式的首选....     

IEEE1588协议在智能变电站应用的模型分析及测试研究

为了解决普通对时模式在分布式以太网络中对时精度低或专网施工复杂等问题,在智能变电站以太网络中引入IEEE1588时钟同步协议。分析和研究了IEEE1588普通时钟、边界时钟和透明时钟模型的校准特性和时钟属性,并搭建智能变电站仿真网络结构模型,进行模型验证和校准特性仿真测试验证,仿真测试结果表明IEEE1588协议应用在智能变电站以太网络中提高了时钟同步精度,简化了智能变电站网络结构,具有推广应用的现实价值。     

IEEE 1588精确时间同步协议的应用方案

阐述了IEEE 1588协议比以往时间同步方式如网络时间协议（NTP）的优点,分析了IEEE 1588协议的2个核心算法———最佳主时钟（BMC）算法和本地时钟同步（LCS）算法,提出了解决IEEE 1588协议在实际应用中不能满足其假设前提的解决方法,在实验室环境中利用ARM9200平台实现了IEEE 1588协议并进行了测试,结果表明其明显优于NTP。该研究工作对于IEEE 1588协议在电力系统中的实际应用具有重要意义。     

基于HPLC通信的配电场域网时间精准同步策略

配电场域网内各节点高精准的时间同步,是实现其业务实时性与精益化的重要技术支撑。针对基于高速电力线宽带载波通信的配电场域网,文中设计了一种时间逐级逐步精准同步策略。首先,通信主站通过远程通信网对场域网中心节点实时校时,使其成为场域网主时钟;其次,依托该场域网低时延性、广播机制和网络基准时间,对网内各节点时钟的时间和频率进行精准监测并获得其偏差;然后,通过重新标定节点时钟温补系数方式调整时钟频率,使节点时间在一个校时周期内逐步达到同步;最后,在实验室和应用现场对该场域网时间同步性能进行测试。测试结果显示,该场域网时间同步准确度在±0.23 s/d以内,比窄带电力线载波配电场域网提高了28%,且避免了在时间同步过程中出现时间空档或时间重复现象。     

基于IEEE 1588的数字化变电站时钟同步技术研究

IEEE 1588是关于网络测量和控制系统的精密时间协议(precision time protocol,PTP)标准,其网络对时精度可达亚ms级。文章介绍了IEEE 1588标准定义的高精度时钟同步的原理以及PTP时钟模型,针对遵循IEC 61850标准的变电站通信网络拓扑结构,提出了IEEE 1588在数字化变电站内的应用方案,讨论了各方案的优缺点,并给出了时钟设备的冗余配置方法及其功能实现。文章从理论上分析了IEEE 1588标准的时钟同步误差,最后从全网的角度探讨了该标准的具体应用策略。     

智能变电站无线站域测试系统的同步策略研究

为解决智能变电站现场站域测试时无线分布式数据的时间同步问题,提出了一种适用于无线数据通信的多终端同步控制策略。介绍了智能变电站的站域测试系统及其实现的关键性问题,说明了网络传输延时不确定对IEEE 1588网络时钟同步协议的影响,研究了基于单点对多点无线通信系统同步的样本滤波、同步校正、时域跟随等问题,并给出了实施方案。实验结果表明,无线通信下经同步控制后时间精度可达微秒级,能够满足智能变电站系统级测试对时间同步的需求。     

基于CORTEX-M3的IEEE 1588协议的实现

随着基于以太网技术在分布式系统的广泛应用,分布式系统时钟同步问题迫切的需要解决.文章提出了基于Cortex-M3的微控制器LM3S8962的IEEE 1588时钟同步协议的实现方案,介绍了LM3S8962芯片硬件时间戳的生成和IEEE 1588从时钟的实现,并分析了影响时钟同步精度的因素.并最终利用LM3S8962硬件平台,实现了IEEE 1588协议.测试结果表明,利用M3芯片内部对IEEE 1588协议硬件支持的功能,可以达到系统高精度的时间同步要求.     

自动化系统在宝盖220 kV变电站的应用

阐述以太网和Lon网在电力系统中的配合使用。CSC2000变电站自动化系统采用分层分布结构,集变电站保护、测量、就地监视和控制、远方信息传输和控制于一体,将各种数字化智能保护及测量控制等前置设备,通过LonWorks现场总线网络和以太网实现互联网及与上层功能主站（就地监控主站,就地录波工程师主站,远动主站及自动无功调节主站）联接,实现信息交换和数据共享远成对变电站运行的自动监视、控制和调节。     

非综自变电站改成基于IEC61850规约变电站改造方案

为适应智能电网的建设需要,对非综合自动化变电站建设建议全部改造成IEC61850规约变电站.变电站自动化系统只在站控层和间隔层实现基于IEC61850标准的系统;监控装置、远动装置、继保子站、测控装置、电压切换装置和低压裳置全部按新建变电站配置.自动化系统的站控层采用双以太网,采用IEC61850规约;保护通信予站采用单以太网,IEC61850规约;低压保护设备、测控装置、新上高/中压保护设备采用IEC61850规约,通过双网将数据上送监控装置.未改造的采用RS-485或以太网103通信的保护设备,由各制造厂家负责升级改造.根据目前非综自站的现状,指出应考虑改造顺序、网络设备、增加交/直流馈线柜等方面问题.     

分布式电网动态监测系统通信网关的研制

介绍了电网动态监测系统中的通信网关。针对监控系统具有多种通信介质、互联不方便的情况,提出开发数字通信网关。首先从硬件和软件两方面详细讨论了数字通信网关的研发方案。硬件设计采用高性能的CPU、高速以太网控制芯片,以太网光接口和电接口,高速光串行接口;软件设计分为两部分：第1部分为驱动程序开发,以太网接口驱动针对所采用的以太网控制芯片开发,光串行接口链路层驱动采用了高级数据链接控制(HDLC)协议;第2部分应用程序开发,主要介绍了以太网接口的应用程序的开发思路。最后从网络组成模式、软件设计、通信协议的角度详细讨论了数据传输的实时性。