基于高性能FPGA的合并单元设计与实现

介绍了在合并单元功能实现中FPGA高实时性、高精度、高可靠性的应用,重点介绍了采用FPGA实现合并单元点对点SV报文收发的方法,通过FPGA实现合并单元时间同步及守时的原理及方法。在点对点SV报文收发过程中,FPGA控制DM9000C,将接收到的SV报文放在FIFO中缓存,并通过内部定时器对接收的报文打时标,在SV报文接收的间隙,FPGA配合CPU精确地控制SV报文的发送时间,保证其离散性控制在100 ns以内。在对时状态下,通过FPGA解析B码和和1588对时信息,保持合并单元的时间同步,并采用跟随算法记录秒脉冲时间间隔。在丢失外部同步信号时,FPGA时间同步模块无缝切换到守时状态,并能在长时间内保证合并单元的守时精度。     

断路器相控开断短路电流智能控制装置研究

针对高压断路器相控开断短路电流,设计了基于可编程逻辑器件FPGA和数字信号处理器DSP的断路器智能控制装置。该装置采用FPGA完成遵循IEC61850-9-2LE协议的采样值报文实时接收和硬件解码,通过时钟同步技术减少采样值报文网络传输延时对短路电流相控开断性能的影响。对接收的采样值信号,应用自适应数据窗LMS算法实现短路电流特征参数快速提取,基于Pade逼近实现故障电流趋势的准确预测,采用二分法搜索有效零点获取最佳开断区间。建立测试平台对智能装置和算法进行验证,结果表明,设计的装置能实时准确地预测短路电流最佳开断点,为相控开断短路电流提供保障。     

智能变电站自动化装置网络采样接口方法

在分析合并单元同步原理及采样值报文特点的基础上,提出一种智能变电站智能电子设备测控装置过程层采样同步技术。该方法不同于保护装置中广泛应用的回退插值法,而是依据最优通道采样值报文采样序号,对其他通道进行采样同步处理。其忽略了不同合并单元采样延迟、网络延迟的不确定对采样值同步的影响。在应用该采样同步方法后将同步后的数据再进行插值和计算,经过测试和现场应用结果表明,该方法适用于稳态测量采样值计算的数据预处理。     

一种基于FPGA&DSP的电子式互感器数字接口实现方案

为了实现电子式互感器与保护、测控设备装置之间的数字接口,介绍了电子式互感器数字接口的重要组成部分,即合并单元的功能,根据其特点提出了一种基于FPGA和DSP平台的电子式互感器数字接口实现方案.利用FPGA与DSP相互配合完成合并单元同步,多路数据接收和处理,以及以太网通讯功能,满足了电子式互感器数字接口高速、可靠的要求,有望应用于实际系统中.     

基于FPGA与ARM的智能合并单元设计

针对智能变电站信息数字化、功能集成化、结构紧凑化的要求,分析了IEC 60044-8、IEC 61850-9-1/2标准对合并单元的定义,在此基础上设计了一种基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)与高级RISC微处理器(advanced RISC machines,ARM)的智能合并单元。辅处理器FPGA负责多路数据的同步接收,并集成逻辑判别机制软件实现母线的并列运行和切换;主处理器ARM负责FPGA的实时控制并将采样值按IEC 61850-9-2标准通过以太网发送,采用预配置采样值控制块实现采样值传输模型的灵活定义,避免了制造报文规范(manufacturing message specification,MMS)映射的实现困难。试验结果表明了设计方法的可行性和正确性。     

一种基于FPGA＆DSP的电子式互感器数字接口实现方案

为了实现电子式互感器与保护、测控设备装置之间的数字接口，介绍了电子式互感器数字接口的重要组成部分．即合并单元的功能，根据其特点提出了一种基于FPGA和DSP平台的电子式互感器数字接口实现方案。利用FPGA与DSP相互配合完成合并单元同步，多路数据接收和处理．以及以太网通讯功能，满足了电子式互感器数字接口高速、可靠的要求．有望应用于实际系统中．     

基于FPGA的合并单元数据接收及处理模块的实现

合并单元作为电子式互感器与变电站间隔层设备接口的重要组成部分,主要用于同步接收多路电子式互感器输出的数字信号以及将处理后的数据按标准规定的格式发送给间隔层设备。提出了一种基于FPGA（现场可编程逻辑门阵列）构架的合并单元数据接收及处理模块的实现方案。以FPGA为处理器,能可靠地实现对多路电子式互感器输出信号的同步接收、循环冗余校验（CRC）、排序、滤波、数字积分等功能。     

适用于智能变电站混合数据源接入的保护同步采样方法

现阶段变压器差动保护、备自投、母线保护等装置都需要适应电磁式互感器、电子式互感器(含合并单元)同时接入的情况,为此设计了一种适用于混合数据源接入保护装置的数据同步采样方法。以保护装置内部的采样脉冲时刻为同步基准,对多路采样值(SV)输入进行插值同步,并同时启动模拟量输入的AD转换;通过实时测频和实时调整采样间隔对不同类型数据源输入信号的频率进行跟踪,以实现同步采样。该方法提高了智能变电站二次设备的适应性,在保护装置和模拟量输入的级联合并单元中均可采用。采用现场可编程门阵列(FPGA)实现了设计方案,在智能化保护装置中的应用和测试结果验证了该方案的有效性。     

一种基于FPGA技术的电子式互感器接口实现新方法

电子式互感器的应用对提高电力系统尤其是继电保护的可靠性具有重要的创新意义，与保护、测量装置的接口是需要重点研究及解决的问题。文中介绍了连接电子式互感器与保护、测量设备的合并单元及其功能模型，分析了合并单元与电子式互感器接口通信具有多任务并行处理等特点，提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）技术实现此接口的新方法。利用FPGA可完成合并单元对多路电子式互感器数字化输出进行接收和循环冗余校验的并行处理功能，通过调用FPGA的先进先出（FIFO）库能实现发送报文前对各路数据的正确排序。这种方法对于推动电子式互感器在厂站自动化中的应用，具有工程实用价值。     

一种基于FPGA技术的电子式互感器接口实现新方法

电子式互感器的应用对提高电力系统尤其是继电保护的可靠性具有重要的创新意义，与保护、测量装置的接口是需要重点研究及解决的问题。文中介绍了连接电子式互感器与保护、测量设备的合并单元及其功能模型，分析了合并单元与电子式互感器接口通信具有多任务并行处理等特点，提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)技术实现此接口的新方法。利用FPGA可完成合并单元对多路电子式互感器数字化输出进行接收和循环冗余校验的并行处理功能，通过调用FPGA的先进先出(FIF0)库能实现发送报文前对各路数据的正确排序。这种方法对于推动电子式互感器在厂站自动化中的应用，具有工程实用价值。     

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。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

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     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

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。