基于ARM和FPGA的智能变电站全场景试验装置硬件平台设计

针对现有继电保护实验装置均不能对合并单元输出信号的分配、传输环节进行完整检验的缺陷,设计了一种新型基于高级RISC微处理器(advanced RISC machines,ARM)和现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)协同工作的智能变电站全场景试验装置硬件平台。结合软件仿真平台,该套系统可以实现模拟实际智能变电站内电子式互感器→采集单元→合并单元的数据传输全过程,将实验室进行的试验带到现场,从而方便、快捷、安全地模拟线路中各种故障,为智能变电站二次继电保护试验提供一种新型的试验装置。实验结果表明,硬件平台能正确发送数据并且同步精度达到20μs。     

基于DSP的全数字交流传动系统硬件平台设计

本文以ＤＳＰ ＴＭＳ３２０Ｆ２４０为核心,设计了基于磁场控制的全数字交流传动控制系统,与较先进的驱动电路及电子器件一起,构成全数字交流传动系统,为高性能的算法提供了硬件平台。     

智能变电站的设计

微机技术的出现使得保护和控制策略取得了许多新进展，瑞典电网中的某变电站就采用了其中一种，来达到获得该变电站的最大效益目的。     

新型微机继电保护硬件平台设计

根据微机保护系统的发展趋势,提出了一种基于数字信号处理器(DSP)和高级RISC微处理器(ARM)双处理器结构的数字继电保护硬件平台的设计方案,介绍了数字式继电保护硬件平台的整体结构。该方案中保护CPU采用高性能32 bit浮点DSP芯片TMS320VC33,通过现场可编程门阵列(FPGA)进行输入/输出(I/O)扩展,配合16 bit并行模拟数字转换器,完成多通道高速率采样和保护计算的任务;控制中央处理器(CPU)采用具有ARM920T核的AT91RM9200芯片,完成人机接口和各种通信功能。经过试验,证实该装置可靠。     

基于GID的智能变电站数据平台设计

在GID(通用接口定义)理论基础上进行设计的变电站智能化数据服务平台其内容包括基于CIM/GID的公用模型及数据服务、基于GID的系统集成服务以及通用技术支撑体系。其技术平台可以"即插即用"的接入数字化变电站系统,增加或扩充新的应用软件系统,而所有挂接在数字化技术平台之上的系统,均可实现高度的数据共享及互操作,可以彻底解决系统一体化设计和全面整合问题。     

新型数字式高压保护装置硬件平台设计

在总结和继承微机保护装置成功经验的基础上,设计开发了运算DSP加逻辑MPU控制单元的新型硬件平台系统.该系统充分发挥了DSP运算能力强和MPU逻辑功能强、外围资源丰富等优点,且采用大容量外围存储芯片,从而保证了高压保护装置实现高速采样、实时并行计算、程序面向对象模块化编程、故障处理报告详细全程跟踪、采用复杂先进保护原理等功能,并且具有足够的硬件资源冗余度.详细介绍了该硬件平台的系统设计思想、技术特点和工作原理,最后介绍了基于此硬件平台实现高压微机线路保护的应用实例.     

新型数字式高压保护装置硬件平台设计

在总结和继承微机保护装置成功经验的基础上,设计开发了运算DSP加逻辑MPU控制单元的新型硬件平台系统。该系统充分发挥了DSP运算能力强和MPU逻辑功能强、外围资源丰富等优点,且采用大容量外围存储芯片,从而保证了高压保护装置实现高速采样、实时并行计算、程序面向对象模块化编程、故障处理报告详细全程跟踪、采用复杂先进保护原理等功能,并且具有足够的硬件资源冗余度。详细介绍了该硬件平台的系统设计思想、技术特点和工作原理,最后介绍了基于此硬件平台实现高压微机线路保护的应用实例。     

基于PowerPC+DSP架构微机保护硬件平台设计

为了解决常规微机保护装置的硬件平台不能满足电子互感器及新继电保护原理在智能变电站中应用的问题,设计开发了一套基于PowerPC+DSP硬件平台系统。该系统充分发挥PowerPC支持网络通信接口多、通信处理能力强和DSP运算能力强的特点,通过适当的功能分区设计,解决了微机保护装置硬件平台系统的通信处理能力及运算瓶颈问题。采用该硬件平台系统的线路距离保护装置的测试结果表明,该硬件平台系统的性能完全可以满足智能变电站对微机保护装置的需求。     

智能变电站的调控信号分析与精简

以湖南首座220 kV智能变电站都塘变为例,对该站内智能信号进行分析,并采用筛选、分类、合并等方法进行调控信号的精简,从而大大提高了监控效率,保证了智能变电站的安全稳定运行。     

基于间隔分图的智能变电站运维关键技术研究

为解决智能变电站故障次数多、任务执行率差的问题,提出基于间隔分图的运维技术研究。绘制智能变电站间隔分图,获取变电站运行数据和故障拟合数据,完成智能变电站的故障数据分析;以线路灵敏度计算为依据,依据智能变电站的线路动态灵敏度获得最优运维等级及最优运维时段;根据运维结果检修智能变电站。实验结果表明：应用该文方法后,6个月内发生故障次数从最多6次降为3次;应用该文方法运维的执行率最高可达98.9%,即使增加执行任务,成功执行率仍能达到95.2%,远高于其他对比方法;该文方法对于5类风险的风险程度评估分数均在0.8以上,能准确判断风险因素,且灵敏度达到0.95以上,远高于其他对比方法。验证了该方法的有效性较强和实用性较高。     

智能变电站简易母线保护

分析了低压母线的保护配置现状,提出了一种简易母线保护新方案。该方案根据低压母线主接线特点抽象出母线单元模块,各母线单元模块根据本母线进线、分段开关的过流情况及其他母线单元模块的开关过流情况,结合出线保护的闭锁信号,实现小电源、进线和分段的选择性跳闸,达到快速切除母线故障的目的。     

新一代智能变电站一体化信息平台设计

智能变电站是智能电网建设的重要环节之一,是电网运行控制的基础。站内信息采集的准确性和实时性直接影响智能电网整体运行控制的安全性和有效性。针对调控一体化模式对变电站的要求,提出智能变电站应实现的具体功能。通过分析站内信息流现状,论述了智能变电站信息流传输架构优化方案,体现了信息高度融合和功能集中的设计原则。从全景数据中心、公共服务、平台基础应用、安全管理等方面研究站端技术支持系统,提出了一体化信息平台的建设方案。     

基于CAN总线的网络化微机保护硬件平台的设计

提出了一种内部基于CAN总线的网络化微机保护硬件平台的设计方案。在微机保护装置内部,将各功能模块设计为智能模块,具有独立的CPU,各模块之间通过内部CAN网进行通讯。模块的网络化设计大大缩短了硬件开发周期,使基于此平台发计的微机保护装置具有一定的通用性。同时,硬件平台的网络化提高了软件的可移植性,由于各模块没有直接的电气联系,网络化的硬件平台使系统的可靠性和抗干扰能力大大提高。为实现微机保护装置的平台化提供了一个很好的解决方案,在其基础上开发的高压微机线路保护装置证明了该平台设计方案的可行性和优越性。     

智能配电变电站过程总线信息共享通信特性分析

数字化配电变电站中利用多间隔数据的实时共享融合能有效提高变电站的保护测控性能,但需要解决变电站过程总线中跨间隔数据交换的高度实时性和稳定可靠性问题。文中从配电变电站继电保护对数据共享需求的角度出发,评估＂面向间隔＂、＂面向位置＂设置过程总线传输采样值（SAV）和通用面向对象变电站事件（GOOSE）报文时的通信特性,并分析讨论了＂面向功能＂设置过程总线通信时存在的问题和解决方案。研究表明：在网络流量位于运行范围内,各间隔报文长度相同时,所能实现数据共享的最大间隔数与单间隔信号采样率近似成反比;100Mbit/s网络下,面向间隔和面向位置的过程层组网方式基本能够满足每周期400点以下采样率的数据共享,主要时延及数据共享限制取决于交换机的性能。     

智能变电站继电保护自动测试平台

针对智能变电站数字保护领域的测试问题,提出一套自动测试平台,该平台采用分层结构和模块化思想,实现高效率的闭环自动测试。采用开放式结构,提供针对保护装置测试子模板和测试方案的二次开发系统,以应对不同种类的保护装置,方便测试系统的扩展。测试完成后,能自动形成标准格式的测试报告。该自动测试平台能显著提高继电保护测试工作的效率,实现规范、标准和高效的自动测试。     

智能变电站电压并列装置的改进

指出电压并列装置是实现变电站内电压回路切换的重要装置。阐述了在现有大多数智能变电站建设中,电压并列装置仍然沿用了传统变电站的设计方法,即通过控制把手进行手动切换,这样不仅不具备远方操作的功能,而且在与智能回路的配合使用中出现了一些明显的逻辑缺陷。提出了一种电压并列装置逻辑问题的解决办法,并提出了适合用于智能变电站智能电压并列装置的设计思路。     

基于预制舱的配送式智能变电站设计

针对目前电网建设难度加大,变电站建设周期压缩,生态环境对变电站建设工地的环保措施要求愈来愈严及变电站设备智能化、精细化程度不断提高导致现场施工愈加困难等一系列问题,提出了一种基于预制舱的配送式智能变电站建设模式,分析了该模式变电站的特点,阐述了其设计方案.根据智能变电站的特点,将变电站分为智能一次设备和集成二次设备的预制舱,两者之间通过预制光缆、电缆连接,对预制舱结构及舱内设备布置、接线、运行环境的设计方案进行了讨论,结合工程实例给出了具体实施方案和技术经济效益分析,为今后基于预制舱的配送式智能变电站建设提供了参考与借鉴.     

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。     

智能变电站中低压母线保护设计

根据变电站中低压母线实现故障快速切除的需要,提出了采用电流闭锁式的中低压母线保护;通过母线典型故障分析,结合GOOSE网络传输闭锁信号的优势,设计了基于GOOSE的中低压母线快速保护,给出了详细的设计过程和解决GOOSE中断的处理方案;该设计方案在智能变电站中的实际应用验证了其可靠性。