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。     

基于国产电力专用芯片的保护测控装置方案设计∗

近年来智能电网、数字电网的飞速发展,给继电保护装置带来了新的挑战,主要表现在复杂性的极速提升, 从而给装置的可靠性、安全性、易用性和性价比方面带来显著问题.提出了一种基于国产电力专用芯片的保护测控装 置解决方案,使用一片高集成度的芯片加上较少的外围器件可以替代传统CPU 加FPGA 的技术方案,并且由于配置 了电力专用的处理单元、安全加密单元,使其更加符合当前数字电网对多业务处理和网络安全的要求.基于该芯片设 计的低压保护测控装置已在某110kV试点工程实际应用,结果表明该方案在性能和可靠性上具有显著优势.     

数字化变电站保护测控装置关键技术研究

针对数字化变电站中IEC 61850标准及电子式互感器等新的应用技术,介绍了保护测控装置研制中的关键技术:统一化硬件平台设计;装置以太网网络配置;系统实时环网及星型网络相结合的混合组网网络结构;装置软件设计方法;电子互感器数字化信息处理等。     

基于FPGA的智能化电器改进设计

利用片上可编程系统设计方法,设计了基于FPGA的智能化电器.在综合分析智能化电器结构模块的基础上,设计了构成微机保护芯片的一系列IP模块,并充分利用NiosII软核处理器的宏功能模块,组合实现线路保护的系统芯片设计.在Altera公司的FPGA作硬件仿真和测试,验证了芯片设计的正确性.     

电压调节模块数字控制芯片的研究

新一代微处理器的发展对为其供电的电压调节模块(VRM)提出了挑战,下一代VRM的输出电压将低于1V,电流将大于100A,满足负载的电流上升率di/dt>100A/滋s的要求。分析了新一代VRM发展的特点及发展趋势,根据其快速变化负载的特性,提出了一种将暂态和稳态过程分离的控制的方法,在动态过程中采取最大力度控制,以满足输出的要求。用该控制方法设计出了一种适合于VRM的数字控制芯片结构,在此结构的基础上完成了各个部分的IP软核设计,最后在Altera公司的Cyclone系列FPGA上进行了实验验证,实验结果验证了设计的正确性,在负载变化率为23.1A/滋s的情况下,能将单相VRM的最大输出纹波限制在±6%。     

基于电力专用多核异构芯片架构的低压保护测控装置设计

本文提出了一种基于电力专用多核异构芯片的低压保护测控装置的软硬件设计方案。结合电力专用多核异构芯片基本结构,描述了一体化高集成度的低压保护测控装置总体设计;面向低压多合一和备自投等装置对硬件对外接口进行了设计;阐述了软件系统架构设计以及装置功能在多核之间的分配,重点对电力专用算法、基于前置数据处理和电气参量计算的实时数据流以及外围设备访问抽象等内容进行了说明,同时对优化的多核间通信机制进行了分析。基于该芯片设计的低压保护测控装置已于某110 kV变电站低压侧完成功能和性能验证。试验结果表明该方案具有可行性。     

EDA技术在电子设计中的应用

比较EDA(电子设计自动化 )技术与传统电子设计方法的差异 ,总结出EDA技术的优势 ,并介绍当前的应用情况。在数字信号处理领域 ,结合FPGA(现场可编程门阵列 ) ,提出应用于电力系统载波的FIR滤波器硬件电路设计方案。讨论EDA技术的发展前景 ,指出SoC(片上系统 )和重复使用IP模块的设计方法是EDA技术的发展趋势     

新型保护测控及电能质量一体化装置

详细介绍了新型保护测控及电能质量分析一体化装置的软硬件实现,除实现了常规的保护 和测控功能,还集成了电能质量分析功能,实现了保护、测控、电能质量分析功能的一体化。     

基于PLC与单片机微机实现的10kV线路综合保护的研究

文章描述了将ＰＬＣ引入继电保护中且与微机结合实现继电保护的原理、方法。其中心在于用ＰＬＣ实现保护的逻辑控制,而单片微机作为测量、分析与计算。文章也描述了它们之间的接口及紧急情况处理等。模拟试验表明,所设计的样机符合继电保护的要求,有一定的工程实际意义。     

UPFC控制系统的SOPC设计

针对统一潮流控制器(UPFC)的物理模型控制系统实现时要求频率跟踪电网、幅值和相位连续可调的关键技术问题,采用可编程片上系统(SOPC)的设计方法,给出了UPFC物理模型控制系统的SOPC解决方案.阐述了其软硬件设计思想和方法,利用Altera公司的EDA开发工具Quartus Ⅱ,采用SPWM方法设计了一个基于Avalon总线接口的统一潮流控制器的IP核,给出了UPFC IP核的功能及其结构,对正弦波幅值和相位设置、正弦波寻址、数据查找及幅值计算等子模块进行了详细描述,并利用Simulator和嵌入式逻辑分析仪SignalTap Ⅱ进行了仿真验证.UPFC的SOPC解决方案使其整体性能大幅度提高.     

雷电参数的测量及其装置研究

建立了雷电参数的计算模型,其中水平磁带与垂直磁带的消磁长度差与雷电流最大陡度成线性关系。在介绍和分析磁带测量原理的基础上,提出了统计雷电参数的方法。考虑到工程应用的恶劣环境,提出将磁带封装在PVC塑料管中的方法,并进行了实际测量;拟合了适用于雷电流幅值分布的数学表达式。建立了一种简单易行的分析和统计方法,以期为我国大规模雷电参数及其分布的统计研究提供参考。     

微机保护装置的抗浪涌骚扰研究

分析了变电站受到雷击冲击导致其高压母线发生单相接地故障时产生浪涌骚扰的机理以及浪涌骚扰的特性,并定量分析了共模、差模信号的强度、频谱。针对微机保护装置端口定义的特点,提出了抗浪涌骚扰的对策,并结合实例分析了浪涌骚扰对微机保护安全稳定运行的影响及解决方案。分析结果表明,微机保护装置电源端口、通信端口抗浪涌骚扰的能力较差,在产品设计、生产、运行等环节应针对该特点给出较好的解决方案。     

保护控制装置继电器回路抗干扰分析

电力系统保护控制装置中继电器线圈回路通常使用24 V电源供电,而CPU系统工作电源通常由5 V电源总线直接或间接供电,这导致装置开关电源设计复杂,需要进一步减少开关电源输出路数,简化电源设计,提高电源可靠性。为此提出取消开关电源中用于继电器回路的24 V电源输出,统一使用5 V电源,并用5 V线圈的继电器取代24 V线圈的继电器。分析了多个继电器同时动作对5 V电源系统的影响,试验证明其对整个5 V电源及CPU系统产生的影响很小,不会对系统正常运行产生影响。分析了在瞬变和浪涌干扰下,使用24 V线圈继电器时接点抖动的原因,以及使用5 V和24 V继电器时光耦短暂导通的原因。给出了抗干扰电容的放置位置、取值容量等电路改进措施。得出结论:在电力系统保护控制装置中使用5 V继电器和统一的5 V电源是可行的。     

电站控保设备的电磁兼容

阐述了可能遭受的电磁环境干扰及其特征,电磁兼容性与安全性、可靠性的不可分割的关系。介绍了提高电站控保设备电磁兼容性的基本原则和主要方法。     

基于MCF51EM256低压保护测控装置的研发

在分析低压配电监控需求的基础上,提出了基于MCF51EM256单芯片SOC的解决方案,该方案利用其片内高精度16位ADC和高速32位COLDFIRE-V1核较好地实现了保护、测量、控制、管理和通讯功能,从而经济高效地满足了低压测控装置的完整需求,具有较高的参考价值.     

送料装置控制系统的研制

利用可编程控制器PLC替代送料装置原有的电气动控制,对机械结构、气动传动进行了改进设计,增加了PLC编程软件及计算机与PLC通信等技术,满足了对送料系统的控制要求。采用PLC控制后,操作简单、容易,减少了很多日常的维护工作量,提高了送料装置的可靠性和抗干扰能力。     

多功能测控装置电参量测量算法融合方法

提出一种适用于智能变电站多功能测控装置的电参量测量算法融合方法。分析了变电站中稳态遥测测量、同步相量测量、电能量计算的需求,比较3种电参量测量的数据采样、运算处理的特点,提炼出3种测量的共性技术。充分考虑了数字化采样的特点及其带来的数据丢点、通道间不同步等异常处理。通过对算法的融合与优化,实现了单装置完成3种测量功能的集成。融合方法最终在智能变电站多功能测控装置中实现。     

基于支持向量机的微机保护装置状态评估研究

提出了基于SVM构建适合微机保护装置状态评估的方法。目的是对微机保护装置进行准确的状态评估。通过状态评估,可以明确判断其状态的好坏,从而为微机保护装置的状态检修或安排计划检修提供科学的依据。评估结果表明小样本情况下有较高的评估正确率和较好的稳定性,同样条件下比BP神经网络的评估正确率高、速度快。另外,试验表明径向基核函数的SVM分类方法应用于微机保护装置状态评估最理想。     

浅谈测控装置中遥测量的虚、实负荷校验

保证交流采样装置精度是电网安全稳定运行的必要条件。文章结合湖北超高压输变电公司实例,重点介绍近几年应用虚负荷、实负荷校验测控装置遥测量存在的一些问题,探索更为规范的校验方法,为交流采样装置提供准确、可靠的测量依据。