合并单元及智能终端一体化装置研究

本文详细介绍了一种新型合并单元及智能终端一体化装置的总体设计方案和硬件结构及功能实现,该一体化装置主要由PowerPC主处理模块、现场可编程门阵列（FPGA）综合处理模块和断路器智能控制模块组成。通过此一体化装置的设计可提高过程层设备利用率,简化智能化变电站的设计和施工,提高智能化变电站的智能化水平。     

新一代智能站合并单元智能终端集成装置研究

结合新一代智能站的建设原则以及国家电网公司对新一代智能站设备的要求,设计了一种适用于新一代智能变电站的合并单元智能终端装置集成装置。将合并单元功能和智能终端功能在一个物理设备中实现,并解决了装置集成后的SV、GOOSE共网问题、合并单元和智能终端功能相互独立问题,增加了装置状态监测功能。设计的装置具有较高的智能化水平。     

智能变电站126 kV智能终端设计与测试方案研究

过程层智能化是变电站智能化的前提和基础;作为过程层核心设备之一,智能终端在保障GOOSE通信可靠性、实时性的基础上,一方面应具备传统断路器操作箱的逻辑功能,另一方面还应实时监测断路器的运行状态,为变电站过程层的高级智能化奠定基础。针对以上需求,结合126 kV智能开关设备的结构特点,采用ARM+FPGA的构架模式,设计开发了一款智能终端,实现了断路器的运行状态实时采集,及断路器、隔离开关、接地刀闸等实时逻辑闭锁控制。设计中ARM主要负责过程层GOOSE通信、开入开出的采集处理等,FPGA负责开入开出的扩展和装置内部逻辑控制,以满足装置的实时多输入、多输出的需求。现场试验测试表明,装置性能符合企业标准,具有较高的现实意义和应用价值,设计中也考虑了后续高级功能实现的有效接口。     

基于自适应采样算法及数据处理的过程层设备时延优化设计

智能变电站与传统变电站相比,二次保护系统中增加了过程层设备合并单元及智能终端,引起了保护设备动作时间变慢。提出将合并单元的单一插值采样算法改为同步采样算法与插值算法相结合,基于同步状态自适应调整采样算法,减小了合并单元内部采样数据的处理时延。针对智能终端的CPU插件进行了改进,由FPGA完成GOOSE组播过滤、网络风暴功能,CPU负责处理GOOSE的接收与发送,同时采用MOSFET光电耦合继电器作为启动继电器,通过优化设计减少了智能终端的出口时间。基于上述设计,研制了新型过程层装置,并对比开展了动模仿真及静模仿真验证。仿真试验结果表明,新研制的过程层装置配合线路保护装置的整体动作时间相比优化前减少3 ms,能够满足GB/T-14285标准对继电保护装置整组动作时间的要求。     

新一代智能变电站控制保护一体化智能终端研究与开发

适应新一代智能变电站对二次设备功能一体化的要求,对集成保护控制功能的智能变电站一体化智能终端进行研究。结合间隔层和过程层二次设备的工程配置,对一体化智能终端的接口标准化、功能整合、信息共享、整装置的即插即用、软硬件集成以及可靠性设计等进行研究。依托新一代智能变电站层次化保护系统体系架构,提出一种实现间隔功能自治的一体化装置设计方案。采用多CPU信息融合与高速交互技术,在一套装置中集成了合并单元、智能终端、测控和保护装置的功能。基于紧凑型设计原则开发了适用于220 kV线路间隔的智能变电站控制保护一体化智能终端样机。通过测试验证,表明方案能减少二次设备数量,简化智能变电站系统架构。     

基于实时Linux的合并单元同步采样测试装置研制

同步采样测试包含了数据同步测试与采样值精确度测试两个方面,是合并单元最重要的指标之一。在分析了合并单元同步采样测试的现状与存在的技术难点的基础上,介绍了一种基于实时Linux系统结合FPGA实时子系统、接口信号可扩展的合并单元同步采样测试装置的具体实现方法。该方法将FPGA的普通I/O管脚构成一个信号接口总线,通过读取信号接口板的I2C总线EEPROM保存的信息,来分配FPGA管脚的功能,从而实现接口信号的可扩展性,满足合并单元输入输出信号灵活多变的需求。同时,FPGA实现了采样值报文的接收,记录报文接收时标,采样值报文的生成与发送以及模拟MII接口直接与PHY通信等功能。结果表明,本测试装置能准确反映合并单元的数据同步精度、采样值精度,具有较强的实用价值。     

数字化变电站中智能终端装置动作时延测试的研究

基于IEC61850标准的陕西延安750kV智能变电站的系统测试,介绍了智能终端装置动作时延的测试方法.该测试方法主要运用测试装置向智能终端装置模拟发送GOOSE报文,由智能终端装置对接收到的GOOSE报文进行解析,并做出相应的动作.     

智能变电站装置网络流量处理模式及其测试研究

工业以太网技术和设备在智能变电站中的应用越来越广泛,以智能变电站智能终端为例,不仅装置的对外通信是基于以太网,而且装置内部CPU与FPGA、CPU与应用程序之间也都采用以太网通信,因此对以太网通信的可靠性要求更高,为了保证智能变电站通信的可靠性,结合智能终端装置通信功能设计的特点,分析了目前常见的智能终端通信设计方案,考虑到装置实际运行中通信遇到的各种异常工况,按照分层和分环节的思路,提出了新型的装置通信可靠性设计方案,提出了报文智能识别和报文分层过滤设计思路,并研究了通信测试方法。通过网络风暴测试和实际工程运行,充分验证了通信设计方案的正确性和可行性。     

10kV集成式无功补偿装置智能终端的研制

根据智能变电站对无功补偿设备的要求,需要进行研制智能化集成式并联电容器无功补偿装置智能终端,根据特性功能划分,把测量IED、空调控制IED、隔离/接地开关控制IED、避雷器在线监测IED、保护IED整合为无功补偿装置智能终端,结合集成式电容器无功补偿装置的就地运行情况完成智能非电量保护、隔离/接地开关控制、避雷器运行参数状态,实现无功补偿装置的智能控制、保护、运行状态监视和综合判断等功能。该智能终端完成研制对实现集成式并联电容器无功补偿装置的智能化有着重大意义。     

保护测控一体化装置的研制

介绍了PCS-9600系列保护测控一体化装置的硬件架构及双核软件处理模式。该系列装置采用了工具化和模块化的开发方法,集保护、测控、合并单元、计量、开关监测、智能终端功能于一体;除了具有传统保护、测控等功能外,还具有基于GOOSE的简易母线保护、双数据源的备自投自适应切换、就地化的变压器保护等功能。     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

基于暂态相关性分析的小电流接地故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,接地点产生的暂态故障电流包含了整个系统中全部的暂态故障电流特征量。非故障线路的三相暂态电流主要表现为对地电容电流,考虑到系统中存在的电感影响,健全线路中的两相电流差非常小,且波形与自身的暂态零序电流明显不相关,而故障线路的两相电流差与其暂态零序电流表现出明显的相关性。利用这一特征,首先对母线电压进行小波变换,通过三相近似系数比例AR检测配电网是否发生了单相接地故障,并找出故障相;然后,运用相关性分析比较各条线路的两相电流差与零序电流的相关性,能够正确地选出故障线路,文章通过MATLAB/SIMULINK建模,验证了该方法的正确性。     

East China Market in Dire Need of Three Major Breakthroughs

Since started as a pilot project of regional power marketin June, 2003, East China power market has been actively andsteadily progressing, and has promulgated in succession amarket establishing program, market operating rules andspecifications for the functions of technical support systems.The technical support systems have been built up by stagesincluding the master station system in East China region and     

12th International Conference on Electronic Measurement & Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China 7.16-19,2015 The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

基于改进动态灵敏度的配电网无功优化规划

目前配电网无功优化规划多采用网损灵敏度分析等方法来确定配电网候选无功补偿点,可能选择虚假高灵敏度节点,选点分布较集中。提出一种基于改进动态灵敏度选点的配电网无功优化方法,对灵敏度和负荷阻抗矩进行修正结合并进行层次聚类,避免选择虚假高灵敏度节点,使得选点分布均匀。通过实例仿真分析,验证了该方法的有效性,并对几种灵敏度选点方法进行了比较研究,得出了一些有益的结论。     

1 000 kV特高压南阳站3/2主接线不平衡环流分析

特高压变电站1 000 kV系统采用3/2主接线,由于导电主回路电阻不平衡度较大及特高压变电站输送容量大,导致3/2主接线系统存在较大幅值的不平衡环流,极端情况下个别断路器相电流有过零甚至反相现象。结合特高压南阳站,从理论上分析不平衡环流中零序分量及其产生原因;论述了大负荷运行期间零序环流给站内二次系统带来的显著问题和严重后果;提出保护装置采用两断路器合流、单断路器最小相电流制动零序电流元件和两断路器合流制动单断路器零序电流元件的几种解决方案。以期后续交流特高压工程对此有足够的重视,供设计、施工和运行维护借鉴。     

智能变电站电缆局部放电在线监测系统的研究

介绍了一种遵从于IEC 61850通信规约的智能变电站电缆局部放电在线监测系统。首先分析了电缆局部放电的检测原理及检测方法;然后设计了基于光纤同步触发和组网的监测硬件系统,以及基于用户数据报协议（user datagram protocol,UDP）和生产者/消费者模式的高速采集,并经过专家系统判别分析后能将监测结果通过IEC 61850规约实现共享的软件系统。最后用2种不同电极结构的局部放电类型,通过模拟实验对监测系统进行了检验。结果显示设备运行良好,监控平台能够准确地监视局部放电信号,能够识别出放电类型,并能通过IEC 61850通信规约将监测结果共享。     

高压电源稳压回路的建模与滑模变结构控制

给出了一种用于X射线管的负高压直流电源原理结构,针对其中的稳压控制回路进行了分析,建立了电压控制回路的数学模型,基于滑模变结构控制理论设计了稳压控制算法。仿真实验表明,所设计的稳压控制系统在稳态性能、动态性能和鲁棒性等方面满足实际要求。