基于IP核的智能化电器SOC设计与实现

提出了基于IP核的智能化电器系统芯片设计方法。在综合分析智能化电器内容的基础上 ,自行设计了构成微机保护芯片的数据采集、数据处理、保护算法、数据和任务调度等一系列模块。并将其组合实现了完成线路保护的系统芯片设计。通过在FPGA上的硬件仿真和对实际构成的保护单元的实际测试 ,验证了芯片设计的正确性。在现有设计基础上通过IP复用 ,只需改变保护算法模块和重新设置数据与任务调度模块就能设计用于其他电力设备保护的芯片。该芯片和微处理器结合构成了当今比较理想的智能化电器设计硬件平台。     

基于FPGA的多路交流信号同步采集系统的实现

分析了传统微机继电保护数据采集及存储结构,提出一种多路交流信号同步采集的设计方案。设计采用自顶向下的设计方法,使用一片FPGA完成A/D采样控制和数据存储的集成。解决了传统的数据采集系统运行效率不高,软件编程复杂的问题,实现了数据同步采集及存储和通道可选择控制等功能,此外给出了使用嵌入式逻辑分析仪的测试结果。     

基于SOPC技术的串口通信模块的设计

本文利用嵌入式处理器NiosⅡ构建一个可编程片上系统（SOPC）,实现了FPGA片上串口通信模块的设计,避免了传统设计中专用串口扩展芯片进行串口扩展的设计。本文简要介绍了SOPC设计架构,从硬件、软件两个方面详细介绍了基于SOPC的串口数据采集系统的实现。并通过实验验证FPGA与外界系统的通讯的可靠行,有效提高了系统的集成性,降低了硬件成本。     

基于交替采样的频谱分析模块设计

采用时间交替采样技术,基于FPGA高速信号采集结构,设计了基于实时交替采样技术的频谱分析系统,实现了高速数据采样和频谱分析模块;系统完成了FPGA的快速傅里叶变换,有大量复杂的逻辑控制,是用FPGA设计实现的;给出了模拟前端控制电路中重要模块的设计思路、FPGA算法实现过程及测试结果,同时将频谱信息输出到上位机保存显示。     

基于继电器保护系统的智能变电站改革研究

随着信息技术的不断发展,智能变电站的出现对电力系统的继电保护装置提出了更高的要求,为此本文对基于继电器保护系统的智能变电站进行改革。首先利用继电器保护系统监测变电站的运行状态,其次优化继电保护数字量采样技术,最后执行二次采样保护算法,实现智能变电站的改革设计。     

发电机—变压器—线路接线的系统保护及光纤通道设计

在分析一次系统接线的基础上,针对电厂扩建工程中的发电机-变压器-线路接线形式,阐述了系统保护专用光纤系统的设计以及220kV及110kV系统保护的配置和设计思想,介绍了系统保护与发电机-变压器保护的配合设计要点,提出为保障发电机和电网的安全稳定运行所应采取的措施。     

继电保护可靠性数据收集系统设计

针对目前保护系统可靠性评估过程中由于缺乏基础数据积累而影响了评估效果的问题,从保护可靠性特点入手,探讨了保护可靠性数据收集系统的架构,分析了数据采集来源、统计模型及有效性校验方法,设计了数据保存的基本格式.旨在通过可靠性数据采集和整合,满足后续的计算和分析需要.最后,引入3F技术,探讨了故障模式影响分析(FMEA)、故障树分析(FTA)与故障报告、分析与纠正措施系统(FRACAS)在保护可靠性分析中的综合应用.     

厂矿用继电保护和自动装置设计浅析

厂矿用继电保护和自动装置是面向应用的专用嵌入式系统,主要应用于厂矿供用电系统,负责电气系统的故障隔离和安全运行.从现场应用和产品设计的角度分析了该类产品的设计思想,介绍了产品设计中的关键技术和典型方案,对于实际产品的开发应用具有指导意义.同时对厂矿变电站自动化系统的未来发展也做了一定的研究探讨,阐述了"简单、实用、可靠"的产品设计理念.     

基于AT91 M40800的嵌入式综合数字继电器设计

分析探讨了一种基于AT91M40800的嵌入式综合数字继电器的软硬件平台的设计,详细说明了系统工作原理、硬件构成及软件流程。整个设计采用高速、高性能的ARM及CPLD硬件,外围电路十分简单,且由于引入了实时操作系统,该装置的监控能力在实时性、可靠性方面大大提高,可为电力系统里的中、低压系统提供良好的继电保护解决方案。     

测量航空发动机转速的便携式系统的开发

本文详细介绍了一种测量航空发动机转速的以FPGA(XC2S100E 6PQ208C)为测量转速核心处理芯片,嵌入式单片机(S3C2410)为数据处理器的便携式系统的设计方法.详细介绍了系统的硬件组成和软件设计,并利用ISE6.2的集成开发环境编写了测量转速的软件程序,给出了系统测量的仿真波形.仿真结果表明,该设计方案符合设计要求.     

继电保护数字孪生技术应用展望

数字孪生作为“工业4.0”背景下的新兴研究热点，为应对新型电力系统给继电保护带来的挑战提供了关键技术支撑。为此剖析了数字孪生的内涵，并结合继电保护领域的实际应用需求，定义了继电保护数字孪生相关术语，归纳了继电保护数字孪生的期望特征。在此基础上，提出一种继电保护数字孪生系统的典型架构，并针对现有继电保护数字孪生研究在数据实时交互能力、保护逻辑透明性和接口标准化等方面的不足，指出其构建的关键技术。最后挖掘了继电保护数字孪生的潜在应用价值，预期能为后续数字孪生技术在继电保护领域的进一步研究和应用提供一定的参考。     

数字式保护虚拟测试仪的设计与实现

提出了一种新的数字式保护测试方法,基于虚拟测试仪实现对数字式保护原理和逻辑功能的测试。应用在产品研发阶段,与传统数字式保护测试方法相比,实现了测试数据的完全再现,具有灵活性、快速性、可追溯性。本文详细介绍了虚拟测试仪在数字式保护测试中的应用和基于LabVIEW虚拟测试仪的实现方法。     

Digital protective relaying algorithms and systems — An overview

This paper gives an overview of the digital algorithms and systems for protective relaying. First, digital relaying algorithms are discussed. Classification and categorization of the proposed algorithms are given. The major classes are: transmission line protection, transformer protection, bus protection, and generator protection. The categories correspond to the different schemes used for the signal processing. The discussion of algorithms is concluded by giving some basic results related to the comparison and selection of the algorithms. A particular methodology is proposed if one is to investigate and compare digital algorithms using more elaborate quantitative techniques. The second major topic discussed is related to the digital implementations of the protective relays. Major philosophies used in designing digital relaying systems are outlined. These philosophies include the following design approaches: a centralized relaying system using a minicomputer; a decentralized relaying system where each protection function is implemented using a separate microprocessor; an integrated relaying system where a number of dedicated microprocessors are connected together in a protection system; an integrated substation control and protection system. Finally, expected trends in the areas of algorithm developments and system implementations are indicated.     

数字化集成保护与控制系统结构设计方案研究

介绍了一种以多功能保护控制器MPCU为核心的数字化集成保护与控制系统DIPC。DIPC适用于数字化变电站,通过非传统互感器、合并单元、以太网和多功能保护控制器实现整个变电站的保护和控制功能。其中的核心元件MPCU是一台集中式的多功能数字装置,从过程层总线接收多个设备的信息,完成变电站内全部或部分设备的保护、控制、量测等功能,并利用冗余的广域信息提高保护与控制的性能。文章着重介绍了过程层总线的配置、MPCU的功能和结构。     

基于电压锁相网络化采样的母线保护研究

设计一种既具备结构简单、资源共享、扩展性好等优点,又不依赖于外部全局同步系统的采样值组网传输的母线保护,在数字化变电站的建设中具有十分重要的意义。介绍了数字化变电站母线保护的采样值传输系统,描述了基于绝对延时的点对点母线保护技术,提出了一种基于电压锁相的网络化母线保护方案。利用母线电压天然的同步性能特征,通过数字锁相环及采样重插值技术,消除网络化采样对同步信号的依赖性。测试表明,基于电压锁相的网络化母线保护采样同步性好,动作快速可靠,是数字化变电站母线保护的一种新思路。     

广域一体化继电保护系统方案

随着计算机及通信技术的飞速发展,继电保护正在向计算机化、网络化、智能化、一体化方向发展。文章针对常规继电保护配置方式存在的不足及缺陷,结合相关技术的发展提出了广域一体化继电保护方案。在这个新方案中,将各个站内主保护和后备保护分别进行集成,在不影响站内保护功能及设备和系统安全性的前提下,对本站内保护、安稳、测量等功能进行整合。同时,将区域电网若干个站的保护与控制整合成一个完整的数字系统。     

新型超高压输电线路保护方案的研究

介绍了一种基于DSP的新型超高压输电线路微机保护方案。它采用双主双后的配置 ,重合闸相对独立。在保护原理方面采用了补偿电压突变量方向元件和双原理综合接地距离继电器等新方案 ,并在软件流程方面采取了模块化设计 ,从而大大提高了保护性能。该方案结构紧凑 ,可靠性高 ,人机界面友好 ,通讯功能强大 ,适用于各种超高压输电线路保护     

基于阻抗轨迹估计的自适应相间距离继电器

在双电源系统中，由于对侧系统助增电流的影响，保护测量到的阻抗会偏离故障线路的实际值，从而引起距离保护发生超越或缩短保护距离。正向经过渡电阻故障时，距离保护测量阻抗随着过渡电阻变化的轨迹可以利用故障前保护测量到的电压、电流，经过估算得到。通过对阻抗变化轨迹公式的推导和分析，提出一种基于阻抗轨迹估计的自适应四边形距离继电器的原理及实施方案。该继电器利用故障前系统正常运行时电压和电流的测量值，实时估计出阻抗变化轨迹，并自动调整继电器的动作特性。理论分析和仿真计算表明，提出的自适应距离继电器可应用于相间距离保护，可有效防止区外经过渡电阻故障时发生超越，同时在区内故障时提高耐受过渡电阻能力。     

一种数字化继电保护装置即插即用系统的构建与实现

针对数字化继电保护装置配置复杂且插件更换困难的现象,设计出数字化继电保护装置即插即用系统,研制了PNP手持部署终端,详细阐述了即插即用系统的体系结构及工作原理,描述了系统中使用的关键技术,包括PNP文件目录库的建立方法、数据无损校验、系统通信控制连接和信息作业流程处理。最后通过试验验证该系统能够很好的实现数字化继电保护装置插件的即插即用,大大提高了智能变电站运维效率。     

220kV变电站智能化改造技术要点及方案实施

杜尔伯特220 kV数字化变电站升级改造为智能变电站。一次设备中,将原电子互感器改造为新型电子互感器配合合并单元的模式。二次设备中,将原有监控系统更换为一体化监控系统;保护及安全自动装置利用了近年新扩建的两套线路,同时将对侧装置软硬件升级为与本侧同版本的保护,利用软件保护定值或算法完成补偿;其余线路保护、主变压器保护、母线保护、母联保护均进行了更换;对电量计费系统的通信规约进行了升级改造,非关口计量表采用SV网络采样,关口计量表采用点对点采样。改造完成后,实现了优化资源配置、提升运行指标的目的,为数字化变电站升级改造为智能变电站提供了借鉴。