基于IEC 61850标准的智能电子设备及变电站自动化系统的测试

IEC 61850标准是未来数字化变电站通信网络与系统的唯一国际标准，其主要目标是实现互操作，因此标准的测试活动也就围绕该目标进行，包括2个层次：验证智能电子设备(intelligent electronic device，IED)是否具有互操作的能力，即一致性测试；验证IED集成在一起完成变电站自动化功能的能力，即互操作性测试。文章重点介绍了变电站自动化系统的测试流程，并结合开发的数字化保护平台对其一致性测试进行了探讨，最后介绍了对测试质量进行评估的重要性及评估手段。     

基于IEC61850标准的新型数字保护平台研究与实现

基于IEC 61850标准设计的新型数字保护平台将过程层合并单元、智能执行单元和间隔层设备映射到具体的板卡上。介绍了平台的总体硬件结构,从实时性和可靠性角度详细分析了层间的通信方式,提出了基于冗余100 BASE-F以太网和交换式网络集线器HUB的板间通信方式,并给出了具体的硬件电路实现。采集板和开入/开出板CPU选用5410 DSP,分别向主控板发送采集信号和接收控制命令;主控板CPU选用AT91RM9200处理器,完成保护控制和通信功能;给出了各板的硬件逻辑图。将嵌入式操作系统VxWorks引入到间隔层设备中。以线路保护为例,建立了平台的对象信息模型,最后阐述了该平台如何实现保护功能。     

一种能实现异种网络互联的通信控制器

变电站内通信网络的多样性给了用户更多选择，同时也带来了如何将这些异种网络互联以实现互操作的现实问题。变电站内的设备同样面临着数据集中、传输和维护的新课题，一个可行的解决方法就是实现设备网络化。文中基于嵌入式以太网技术，设计了一种具有多种接口，能实现异种网络互联的通信控制器。通过这种通信控制器，可以实现低速的串行总线、现场总线网络和高速以太网之间的互联，以及串行总线协议和现场总线协议到TCP/IP协议的转换，从而实现不同厂商的异种网络互联，构建出高速、可靠、开放的站内通信网络。由于以太网和Internet能够方便地实现互联，对变电站内智能电子设备（IED）的数据访问可以方便地扩展到整个广域网范围内，从而实现基于Internet的远程控制。     

基于节点映射模型的电力信息物理系统实时仿真平台

随着电力系统与信息系统的耦合影响日益加深复杂,需建立能够高效协调控制数据传输的电力信息物理系统(cyber-physical system,CPS)联合仿真平台,以精确模拟CPS的信息交互过程。该文在对比分析现有电力CPS联合仿真架构优缺点基础上,基于OPAL-RT和OPNET建立了电力信息物理系统实时仿真平台。针对电力系统实时控制场景需求,建立了链接电力和通信网络的节点映射模型,使用统一交互接口协调控制多节点电力CPS网络的信息交互动态过程,并验证了仿真平台数据交互的实时性。基于网络化控制的微电网仿真算例验证了建立的实时混合仿真平台的有效性和合理性,高效精确模拟出电力CPS信息交互过程。     

集中抄表装置及其通信系统的研究

针对电能量采集及计费自动化系统对集中抄表装置的功能要求，以及开放系统互操作性的要求，对集中抄表装置的软硬件实现和通信系统的协议模型进行了详细研究，在此基础上，提出了一种适用于变电站的电能量自动采集系统解决方案，比较好的实现了电力运行管理部门对所辖用户分时段电能，总电能的实时计量和复费率电费核算，为变电站自动计费系统和综合自动化提供了所需的基本数据。     

变电站自动抄表系统设计与实现

根据变电站自动化系统对测量表计功能的要求，提出了基于RS－485总线的变电站自动抄表系统方案，重点对其关键技术－－集中抄表装置和通信协议进行了研究，详细阐述了集中抄表装置的硬件系统和软件系统的设计，并根据开放系统互操作性的要求，对系统的通信协议进行了研究。     

微电网下垂控制中虚拟电抗的功率解耦机理分析

下垂控制在逆变器型微电网控制中得到了广泛应用。当线路呈阻性时,有功功率和无功功率存在较强耦合,影响了下垂控制的性能。目前提出了两大类解决方法:一类方法通过控制参数的选取使逆变器的等效输出阻抗在基频段呈感性,但该方法的输出阻抗受制于控制参数并且存在较大缺陷;另一类方法用逆变器输出电流和虚拟阻抗计算电压降,从指令电压中减去该电压降,达到模拟实际阻抗的作用,效果更优,但对其机理缺乏阐述,且存在逆变器输出电压偏差问题。文中分析了上述两大类方法的缺陷,探讨了一种虚拟电抗与虚拟发电机相结合的下垂控制方法,从理论上阐明其可行性并给出了具体实现方法。MATLAB仿真表明了所提出方法的有效性。     

电能质量检测的研究与仿真

根据相关国家标准中的电能质量的5个指标,从测量精度和软硬件实现难度两方面因素考虑,确定各指标的测量方法。采用快速傅里叶变换（FFT）分析电网谐波,通过跟踪电网频率,实现准同步采样,解决FFT的频谱泄露问题。利用FFT的运算结果,在频域里计算出电压电流的有效值、电压偏差、功率和功率因数、三相不平衡度。闪变的测量采用IEC的测量原理,并对其作了修正,通过双线性变换,实现了闪变测量的数字化。     

永磁同步风力发电机并网运行研究

首先比较了2种主流变速恒频风力发电系统,再对永磁同步发电机系统的并网电路进行了分析。针对不控整流器加并网PWM变换器这种结构,提出采用直流母线电压控制同时实现并网与最大风能跟踪。分析了并网PWM变换器通过功率解耦控制直流母线电压的原理,提出采用直流母线电压作为参数的直接并网方法。分析了直流母线电压与发电机转速间的关系,提出采用直流电压变步长扰动替代转速定步长扰动实现最大风能跟踪。进行了详细的仿真,证明提出的控制策略简单可行,具有实用价值。     

与GOOSE通信联动的数字化变电站遥视系统的研究

以数字化变电站为应用对象,提出了与GOOSE通信联动的数字化变电站智能化遥视系统这一新的研究内容。首先阐述了变电站遥视系统的网络结构与基本功能,然后对摄像机的安装问题进行了说明,最后对遥视系统和GOOSE通信的联动问题进行详细阐述,包括利用WinPcap捕获GOOSE报文,GOOSE报文的解析和预置点关系映射表的建立等。