基于CPCI总线的多DSP处理模块的设计及实现

超高压直流输电控制保护系统硬件平台的开发,目前面临着巨大的挑战,主要表现在:直流输电测控点多,数据运算量大,系统规模和复杂度不断增加,单CPU的运行已很难胜任工作.结合灵宝、贵广二回工程,在深入分析超高压直流输电控制保护系统的发展和现状,参考其他领域特别是通信和计算机技术发展的基础上,开发了一种实用于超高压直流系统的新型DSP模块.该模块采用64位,66 MHz的CPCI总线作为外部总线接口,标准的6U板型,8片DSP芯片TS201S构成多DSP并行处理结构,具有实时运算能力强、接口灵活、可扩展性和通用性强等特点.经过测试和现场应用,各项技术指标良好,运行稳定可靠,能够满足超高压直流输电的应用.     

直流控制保护的多DSP并行可视化编程方法研究

控制保护系统是直流输电工程的核心,传统交流变电站控制保护系统具有控制策略复杂和监视节点多的特点,基于传统微机编程方法的控制保护系统需人为就地进行多次编程和调试操作,一方面易造成误编程,且无法追踪编译历史,工程的可靠性和施工效率很低;另一方面开发完成后不易修改和调试,造成了控制保护系统的灵活性差、通用性低。针对这些问题,提出了一种可视化编程方法,设计了可同时在线实现多数字信号处理器(DSP)可视化编程的控制保护系统的软件与硬件。所提出的直流控制保护系统在RT-LAB仿真实验平台上进行了实验验证,结果表明所开发的控制保护系统功能满足直流输电工程应用的标准,系统可靠性强、效率高,具有极高的工程应用价值。     

换流变压器非电量保护误动原因分析及解决措施

超高压直流输电系统换流变压器非电量保护类型众多,运行中多次出现非电量保护误动的情况,引起多次超高压直流输电系统非计划停运。介绍了超高压直流输电系统在运换流变压器非电量保护配置情况,指出了非电量保护误动的原因,提出加强非电量保护继电器的维护、合理地设置非电量保护的动作后果和修改非电量保护的动作逻辑,避免非电量保护误动,提高超高压直流输电系统的运行可靠性。     

用于可视化编程的柔性直流控制保护系统研制

采用可视化编程的控制保护系统相比于传统微机编程方法的控制保护系统具有运维方便、开发高效的优点。但用于可视化编程的控制保护系统常需要同步对多DSP编程,传统直流控制保护系统难以满足其对实时性、多线操作和兼容性的需求。针对这些问题,分析了柔性直流控制保护系统可视化编程的特征,提出了一种适用于可视化编程的柔性直流控制保护系统,设计了可实现多线操作的可视化编程的软硬件系统,最终,在RT-LAB仿真实验平台上进行了实验验证。实验结果表明所研制的控制保护系统功能满足直流输电工程应用的标准,实现了多线操作和独立总线通信等功能,兼容性强和实时性高,具有极高的工程应用价值。     

直流输电控制与保护系统的工程镜像仿真方法

为了研究直流输电工程对电网的影响,针对直流输电控制与保护系统,提出了一种工程镜像仿真概念并研究了其实现方法。首先分析了工程镜像仿真的基本原理和关键技术。然后针对直流输电控制与保护系统典型开发平台SIMADYN D开发了工程镜像仿真工具New Link C组态软件平台,利用New LinkC完成了直流控制保护仿真程序功能模块的编制,并封装成能够被RTDS识别的直流控制保护仿真模块,与已有的RTDS系统元件仿真模块(如交流系统、换流变压器、换流阀、直流线路、滤波器等)构成RTDS闭环交直流实时仿真系统。最后以贵广Ⅱ回直流输电项目为例,对比分析了实际控制保护系统与镜像系统的暂态过程,结果表明,该镜像系统能准确反映实际控制保护Ⅱ系统的运行特性,可替代实际控制保护系统进行直流输电工程的仿真研究。     

葛南直流输电系统2006年运行及异常情况总结

葛(洲坝)—南(桥)直流输电系统是首次由我国自主完成控制保护系统改造的±500 kV长距离、大容量和超高压直流输电工程。统计了葛南直流输电系统2006年的主要运行指标,分析了运行中发生的原因较为复杂且具有代表性的多项事件,并提出相应的对策和建议。这些经验同样适用于其他高压直流输电系统,有助于提升我国高压直流输电工程的设计、调试和运行水平。     

超高压直流系统成套设计平台扩展接口的开发

随着超高压直流输电工程的发展,电力企业对信息化管理的需求也日益提高。为解决直流工程建设中的信息孤岛、信息交叠和信息资源浪费等一系列问题,研发了直流成套设计专用软件集成平台。为满足集成平台的可扩展性需求,开发了软件扩展接口,接口由库表、链接表和更新表建立3个子模块组成。经现场测试,该集成平台能够安全稳定运行,便于设计软件的扩展,满足直流系统成套设计的要求,提高了成套设计的准确性和工作效率。     

新一代控制保护系统通用硬件平台设计与应用

为适应IEC 61850和IEEE 1588等新技术在变电站自动化系统中应用的不断发展,必须设计新一代高性能、高可靠性的控制保护系统通用硬件平台。文中总结了控制保护硬件平台发展的过程,分析了目前大多数控制保护装置硬件的内部数据交互方式以及存在的不足,提出了基于分布式多处理器和模块化硬件架构的硬件平台设计,设计了一种分布式总线的通信架构,介绍了CPU模块、DSP模块和I/O模块的功能特点。基于该硬件平台的交直流控制保护系统已成功应用到多个变电站和直流输电工程中。     

PCS-9550直流控制保护系统在天广直流改造中的应用

天生桥至广州±500kV直流输电工程是南方电网第一个超高压直流输电工程,是我国第二条远距离、大功率、超高压直流输电工程。随着运行时间的增长,天广直流工程控制保护系统软、硬件故障逐渐暴露出来,多次造成单极强迫停运,甚至双极强迫停运,因此需要对天广直流控制保护系统进行整体改造。文中介绍了PCS-9550直流控制保护系统的结构、特点及在天广直流改造工程中的应用其改进之处。     

适用于柔直动模平台的子模块故障模拟方法

与常规直流输电不同,柔性直流输电换流阀子模块具备更为复杂的本体控制保护功能。以往的柔性直流输电控制保护设备联调中,重心往往集中在极控、阀控等上层控制保护设备,对子模块本体控制保护功能以及阀控相关的配合控制保护功能验证较少,特别是对实际运行中的子模块的保护功能很难加以验证,给工程运行带来故障隐患。设计了一种柔性直流输电换流阀子模块故障模拟系统,可实现对子模块故障的在线模拟,以验证子模块中控板和阀控相关的控制保护功能正确性。     

高速数据处理系统的PCI接口设计

本文介绍了DSP与PCI总线的桥接方法,详细阐述了PCI9054同DSP之间的FIFO接口设计,实现了基于PCI总线的高速数据处理平台,可作为其他高速数据采集处理系统的重要模块。     

基于CPS-SPWM调制方法的MMC-HVDC输电系统冗余保护策略研究

子模块故障是模块化多电平换流器高压直流输电(MMC-HVDC)系统最常见故障之一。为保证子模块故障后MMC-HVDC系统能够稳定工作,本文首先对子模块故障后桥臂电流、桥臂间环流及直流侧电流的影响进行数学分析,确定了MMC子模块容错方案;然后将子模块冗余控制与带有电容均压控制和环流抑制控制的载波相移脉宽调制(CPS-SPWM)方法相结合,设计了基于电容电压平衡控制CPS-SPWM的冗余保护策略;最后在PSCAD/EMTDC中搭建双端10电平的MMCHVDC输电系统模型。通过对模型进行稳态仿真以及子模块故障时的暂态对比仿真,验证了本文所提出的冗余保护策略的正确性和有效性。     

VxWorks系统中PCI总线仪器驱动程序开发方法

为解决分时操作系统下PCI总线测试仪器存在的实时性差、稳定性差、控制过程复杂等问题,研究了采用实时操作系统VxWorks进行PCI总线模块驱动开发的方法。结合VxWorks中设备驱动的特点,采用标准化设计思想,对驱动进行开发、封装和整合。实验结果表明,该设计可以有效地实现VxWorks环境下PCI总线设备的控制和调用,满足驱动程序的功能要求。     

基于FPGA的多视频接口的紫外成像系统设计

设计的多视频接口紫外成像系统,支持通过USB3.0接口输出图像数据至PC上进行显示,并且创造性地提出通过MIPI CSI-2接口将图像数据输出至Hi3519处理器进行显示,同时提出了两种类型的接口转换方法。设计了成像系统的图像采集模块、通过现场可编程门阵列(FPGA)以硬件描述语言(Verilog)构建的图像处理模块、I2C通信模块以及接口桥接转换模块等,其中图像处理模块作为系统的主控核心模块,分别控制图像采集模块完成了图像信息的采集、控制I2C通信模块和接口桥接模块完成开发平台的实时显示,另外该系统针对平滑噪声的处理集成了双边滤波算法、并且设计了图像模式切换、HDR模式切换、图像缩放和图像翻转等多种功能。通过对系统进行测试和验证,结果系统能够稳定提供分辨率为2 048×2 040@44 fps的视频流,结果表明该系统且具备低功耗的优势,最终完成了紫外成像系统和专业领域应用的精准匹配。     

基于PSCAD/EMTDC逆变器自定义定关断角 控制的实现

在PSCAD中建立了关断角测量模块及定关断角闭环控制框图,从而构建了自定义定关断角闭环控制模块。取代CIGRE原有的标准控制模型,采用所建立的自定义定关断角控制模块对高压直流输电系统的阀控进行了仿真,将结果与标准控制模型下的结果进行了对比,验证了自定义的闭环定关断角控制模块具有良好的动态及静态控制性能,且与标准的CIGRE控制系统具有完全的等价性。同时,针对实际系统的一些故障情况,可以对自定义的定关断角控制模块进行结构优化。使系统具有一定的故障保护功能。总之,自定义的定关断角控制模块为实际的复杂系统实现PSCAD建模和仿真分析提供了更为有效的手段。     

PSCAD/EMTDC与直流控制仿真模型接口研究

建立实际直流控制系统的精确仿真模型是当前进行直流输电控制系统仿真研究的重要课题。PSCAD/EMTDC所提供的仿真模型较为简单,在利用PSCAD/EMTDC平台进行直流输电控制系统仿真时,采用软件编程形式构造自定义模型较为实用。提出了PSCAD/EMTDC与实际直流控制仿真模型的接口实现方法,并用一个仿真实例验证了方法的可行性和正确性。     

考虑广域信号时滞的直流附加控制器设计

针对测量信号在广域测量系统中由于信道、传输协议等环节而引入的延迟经过累积将达到严重影响控制器动态性能的问题,分析了信号延迟的产生及其对直流附加控制器动态性能的影响,提出了一种考虑广域测量系统(WAMS)中信号传输延迟的直流附加控制器;并基于线性矩阵不等式方法(LMI)设计了考虑时滞影响的直流附加控制器。根据算例进行了时域仿真分析,并与一种未考虑时滞的控制器进行了比较,所得结果证明LMI方法设计的直流附加控制器的有效性。     

我国采用高压直流集中控制的可行性研究

首先分析我国高压直流输电系统在电网结构、管理体系和设备基础等方面的现状,对我国实施高压直流集中控制的自动化管理方案、控制体系结构规划,技术可行性、技术经济比较和未来发展等诸多问题进行探讨,研究认为：在我国具备实施高压直流集中控制的条件,实施高压直流集中控制在技术上是可行的,但需要对设计与实施进一步研究。适当实施直流集中控制后,电网企业将在多方面取得效益,并将为实施直流高级辅助控制策略,进一步充分发挥直流系统在提高电网安全稳定性能方面的作用奠定基础。     

高压直流输电线路行波保护的发展与展望

相对比于交流输电系统,高压直流输电系统以其独特的优越性在我国及全世界范围内都得到了较快的发展和应用。但随着该系统的大量投入运行与快速发展,许多亟待解决的问题也在实际工程应用中凸显。高压直流输电系统的输电线路较长,增加了线路出现故障的几率,从而降低了电网运行的安全性和可靠性。因此提高直流输电线路运行的安全性与可靠性对于整个电网的安全稳定运行有着十分重要的意义。本文通过将现有行波保护方法的优缺点进行比较,结合实际工程应用中存在的问题,提出一种新的基于HHT的行波保护判据方法,为进一步研究HVDC线路行波保护提供了理论依据。     

±800 kV直流输电系统设计软件包的开发进展

介绍了由中国南方电网有限责任公司组织实施的“十一五”国家科技支撑计划重大项目“特高压输变电系统开发与示范”课题21“±800kV直流输电系统设计软件包的开发”的进展情况。概述了软件包中的主要软件模块及其功能,包括主回路参数计算模块、无功管理模块、交直流滤波器设计模块、直流输电系统损耗计算模块、直流输电系统可靠性计算模块、直流挟流站电磁干扰分析模块、交流侧和直流侧PLC噪声滤波器设计模块、直流输电系统可听噪声计算模块、直流输电系统外绝缘设计模块和直流输电系统绝缘配合模块。