基于IEC 61850-9-2采样值传输模型的研究

IEC 61850标准定义了采样值传输的抽象模型,应用于采样值传输及相关服务。为了满足该标准对变电站自动化系统以及智能设备所提出的灵活性、互操作性的要求,在研究IEC 61850信息模型内涵的基础上,对合并单元的信息模型及其映射进行了介绍,构建了合并单元的采样值传输模型;通过预配置采样值控制块,进行IEC 61850-9-2采样值传输,分析了合并单元配置信息的灵活性,通过实验验证了信息配置的正确性。     

站域信息实时同步采集中同步采样时钟的设计

站域信息实时同步采集是智能变电站中实现全景信息采集的关键技术。在研究基于全球定位系统(GPS)采样数据同步的基础上,针对合并单元同步采样时钟对晶振依赖性强,及在晶振老化、频率准确度降低的情况下输出误差较大等不足,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的同步采样时钟闭环校正实现方法。通过对2种同步采样时钟输出误差的定量分析,证明可通过软件补偿改善输出误差,并在提高同步采样脉冲输出精度的同时,保证输出相位的一致性。实验验证表明,该方法在使用普通石英晶振时,合并单元的同步采样值能达到0.2s级精度,体现了良好的同步性能。     

测量用电子式互感器的延时补偿设计

针对电子式互感器现有定值延时补偿算法的不足,提出了一种动态补偿采样值相位差并提高电子式互感器相位精度的方法。首先,分析了电子式互感器相位差的产生原因,根据延时位移的不确定性,给出了利用合并单元实时测算延时位移并动态校正的补偿方法。采用了坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法实现平面坐标旋转与开方计算,并将CORDIC算法模块的迭代结构在现场可编程门阵列(FPGA)内优化为流水线结构,提高了算法的时速性,减少了额外延时的引入。最后,通过仿真和电子式互感器校验仪验证了改进的相位补偿方法可以提高测量用电子式互感器的相位精度。     

数据分发服务在智能变电站中的研究

IEC 61850作为智能变电站通信应用的最广泛标准,满足了其对实时性和可靠性的高度要求,然而并未对通信协议的具体实现方法作出定义,从而造成了映射过程的多样化和非标准性。针对常规制造报文规范(MMS)存在的问题,以及通信模型服务器/客户端(C/S)的高耦合性,提出了将应用于分布式通信系统中的数据分发服务(DDS)替代MMS作为变电站应用层具体协议的新观点。DDS采用以数据为中心的发布/订阅(P/S)通信模型,克服了C/S的紧耦合性问题;P/S模型还提供了服务质量策略(Qo S)的支持,提高了通信灵活性。同时DDS定义了全局数据空间,为系统提供了一种简单、直观的方式传输数据,进一步满足了系统对实时性的要求。     

基于偏π/4直角坐标的DFT相角测量算法

鉴于传统的离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)相角测量算法在精度和实时性方面效果不佳,分析了在非同步采样下DFT算法的相角误差,推导出相角误差与频率偏移率和采样初相角的函数关系,并提出一种基于偏?/4直角坐标系的相角测量算法。相角误差分为固定相角误差和动态相角误差。该算法利用坐标系中坐标轴的正交特性以及四相平衡关系,对动态相角误差尽可能地削减。与传统的DFT方法相比,该算法对动态相角误差进行了较好的修正,使得相角测量的精确度得到提高。最后,实验验证了该算法的精确度和实时性,结果表明该算法是可行的,且在保证频率跟踪测量精度的前提下,对含有各种干扰的电力信号也具有良好的测量能力。     

智能变电站PMU通信服务结构研究

鉴于现有的同步相量测量单元(PMU)对象模型无法满足其需要计算频率变化率等测量值,无法提供可路由的安全通信协议,介绍了IEC 61850-90-5基本概念,并在分析IEC 61850-90-5和IEEE C37.118两者异同的基础上,提出了基于IEC 61850-90-5的PMU信息模型,着重研究了按照IEC 61850-90-5的要求应用于同步相量交换的通信服务,并配置了新的传输和控制块,改进了现有的PMU对象模型,提高了IEEE C37.118信息IEC 61850-90-5转变的能力,更好地表现了同步相量,并为PMU同主站之间建立统一通信模型打下了理论基础。