基于IEC 61850-9的电子式互感器现场校验系统

目前,基于IEC 61850-9协议的电子式互感器校验系统设计时没有充分考虑影响校验系统精度的因素,如2路信号的同步方法、合并单元的数据帧捕获及校验算法等,为此,提出并研究了一种基于NI高精度采集卡的全数字化电子式互感器数字输出校验系统。系统采用24位A/D转换器保证了标准通道采集单元的精度和动态范围,且采用路由采样时基的新颖同步方法将同步误差控制在ns级。另外,加二阶Hanning卷积窗的误差修正算法能够有效抑制频率波动及间谐波干扰的影响。研制的系统在国家电网武汉高压研究院进行了校准,结果表明该系统具有0.05级以上的精度,现场实际校验证明该系统精度高、操作简单、抗干扰能力强。     

大功率工业整流系统能效在线监测系统及其远程校准算法

基于光纤以太网通信设计了大功率整流系统能效在线监测系统,并提出了相应的多通道并行远程校准算法。监测系统由监测终端层、光纤以太网通信层、主站监测层3个部分构成,可以通过前置机软件设定,灵活地实现多通道在线校准功能和正常测量功能的切换。对监测系统的通道采样延时进行测试,结果表明通道1与其他通道之间的延时为16~22 ns,符合同步性能要求。实验验证结果表明,经所提算法校准后的测量相对误差范围由0.7%~1.3%降至0.1%~0.4%。工程实例验证了所提非线性自校准算法的精确性及实用性,设计的能效监测系统可以有效实现工业整流系统各供电装备与系统的能效测量。     

适用于合并单元的等间隔采样控制与同步方法

智能变电站中合并单元的采样同步直接影响测控与保护设备的可靠性。文中从合并单元的相关技术需求和实际问题出发,提出了一种严格保证等间隔采样控制与同步的优化方法,此方法通过实时测量同步误差来修正同步采样周期。在首先保证采样周期均匀等分的基础上,动态地补偿本地采样时刻的偏差,实现每个采样时刻的精确控制与同步。测试结果表明所提方法使合并单元可靠地实现了采样同步。     

模拟量输入合并单元无同步信号校验技术

为了实现使用固定延时法校验模拟量输入合并单元的测量准确度,提升新一代数字化变电站检测技术水平,设计了一种基于高精度数据采集卡的无同步信号校验系统。在系统的结构设计中,利用合并单元严格的工作时序,数据处理方面研究了基于小二乘拟合的数据同步方法。分析了校验系统的测量不确定度,并使用所设计的校验系统测试了模拟量输入合并单元。将测试结果与采用同步脉冲法校验的结果相比较,结果显示两种方法所得的比差的差异0.02%,角差的差异最大约为4′,与已有的相关测试结果相符合。这表明该设计方案是可行的,所设计的校验系统可以满足无同步信号校验模拟量输入式合并单元的需求。     

基于高性能FPGA的合并单元设计与实现

介绍了在合并单元功能实现中FPGA高实时性、高精度、高可靠性的应用,重点介绍了采用FPGA实现合并单元点对点SV报文收发的方法,通过FPGA实现合并单元时间同步及守时的原理及方法。在点对点SV报文收发过程中,FPGA控制DM9000C,将接收到的SV报文放在FIFO中缓存,并通过内部定时器对接收的报文打时标,在SV报文接收的间隙,FPGA配合CPU精确地控制SV报文的发送时间,保证其离散性控制在100 ns以内。在对时状态下,通过FPGA解析B码和和1588对时信息,保持合并单元的时间同步,并采用跟随算法记录秒脉冲时间间隔。在丢失外部同步信号时,FPGA时间同步模块无缝切换到守时状态,并能在长时间内保证合并单元的守时精度。     

电力系统合并单元测试仪测量误差检测校准装置研制及性能分析

为推进智能变电站建设,针对合并单元测试仪测量误差缺少验证手段导致的电力系统合并单元等关键二次设备应用和推广受影响的问题,研制了一种针对合并单元测试仪测量误差开展检测校准的装置.首先,分析现有方法弊端,提出合并单元测试仪测量误差检测校准的整体思路,明确设计方案.其次,基于高精度硬件采集回路和高分辨率ADC同步采样技术,实...     

基于DMPC和储能单元约束的分组一致性控制策略

针对多个电池储能单元间的分布式协调控制问题,提出了一种分布式储能单元分组一致性控制策略。首先,提出了一种基于分布式模型预测控制和状态约束的加权一致性算法,能考虑各储能单元的功率约束条件并快速完成多储能单元的功率分配。其次,提出了一种储能单元分组控制策略。根据荷电状态(state of change, SOC)信息设定储能单元的权重,达到改善储能单元SOC的一致性的目的。同时基于所提一致性算法,制定储能单元组间协调控制策略和储能单元效率提升策略,从而达到改善储能系统调节能力、延长储能系统寿命和提升能量转换效率的目的。最后,在Matlab中构建含8个电池储能单元的微电网系统,对所提算法和控制策略进行仿真分析。仿真结果表明,所提算法和控制策略在提升收敛速度、优化控制效果、延长储能系统寿命以及提升储能系统运行效率方面均具有一定优势。     

一种适用于GPS信号异常情况的高精度主时钟设计方法

合并单元采样同步是智能变电站正常工作的前提。GPS信号正常时利用最小二乘法建立晶振的误差估计模型,GPS信号异常时利用晶振产生秒脉冲,并用已建立的晶振误差估计模型对这些秒脉冲进行误差补偿后用以作为各合并单元的同步时钟,提出了一种利用GPS信号接收机和晶振共同组成主时钟的设计方法。该方法综合考虑了晶振已有的频率偏差和在GPS信号异常期间由于晶振老化所带来的误差,估计并补偿了GPS信号异常时晶振秒脉冲的误差。仿真结果表明该方法能有效消除晶振累积误差,所产生秒脉冲的误差在前10 min内不超过50 ns,满足系统对时钟的精度要求。     

通用高精度时钟同步单元的设计方案

根据对时钟同步装置守时误差的分析,提出了一种通过降低测量误差进一步提高守时精度的同步时钟装置设计方案。该方案利用时钟内插方法降低全球定位系统(GPS)秒脉冲周期测量误差,对秒脉冲均值进行余数补偿消除均值计算中的引入误差,从而提高同步时钟装置的守时精度。根据所提方案设计了基于AMBA APB总线的通用高精度同步时钟知识产权(IP)核,并利用ARM Cortex-M0内核在现场可编程门阵列(FPGA)中构建了具有高精度同步时钟IP的片上系统(SoC)进行测试验证。测试结果表明,基于所提方案设计的通用高精度同步时钟IP核所生成的同步时钟精度在20 ns以内,守时误差在每小时300 ns以内。     

基于一致性原理和梯度下降法的微电网完全分布式优化调度

针对基于经典一致性算法的微电网优化调度中存在需要集中处理器对可控单元进行信息采集并做求和处理等问题,提出一种基于一致性原理和梯度下降法的完全分布式优化调度策略。该算法的一致性原理由一致项和调整项两部分组成。其中,一致项选择增量成本作为一致性算法的状态变量进行迭代计算,调整项根据功率偏差进行修正,使其满足约束条件。通过将梯度下降法和一致性原理相结合,实现微电网发电成本的优化并提高收敛速度。并且通过可控单元与相邻可控单元之间局部信息交互更新参数,应对拓扑结构的灵活变化。最后基于IEEE-14节点系统和IEEE-39节点系统仿真验证所提方法的有效性和可行性。     

基于FPGA和DSP的合并单元光数字量校准装置

高性能的光数字量校准装置有助于提高电子式互感器合并单元的可靠性和高效性。针对电子式互感器合并单元测试的通信报文处理能力和同步性两大难题,提出了基于FPGA和DSP的光数字量校准装置。分析光数字量校准装置的设计原理和技术难点,研究了基于FPGA和DSP的设计方案。重点介绍了FPGA、Blackfin DSP和人机界面三大功能模块的具体组成,进而深入研究了FPGA和Blackfin DSP的处理流程。最后将光数字量校准装置与数字化电能测试平台DRM进行联合测试,测试结果表明,基于FPGA和DSP的光数字量校准装置既能满足合并单元测试的功能性需求,又具有较好的实时性。     

数字化变电站中实现电压电流同步的合并单元

基于对合并单元的本质功能就在于实现电压电流信号同步的认识,对合并单元原定义给出了新的阐释,梳理了合并单元的标准,并按照更好实现采样数据同步的误差要求,讨论了目前规定使用的三种站级同步信号,根据模块化思想分析了其电压电流同步功能的实现过程,介绍了现有的合并单元硬件实现方案,最后给出了合并单元发展趋势等的看法。     

一种遵循IEC 61850标准的合并单元同步的实现新方法

简要分析了电子式互感器和保护控制设备接口的相关国际标准，指出合并单元的设计是实现此接口的关键因素。就遵循IEC61850-9-1标准设计合并单元时所面临的同步问题，分析了需具体实现的功能，并提出了一种利用现场可编程逻辑门阵列器件解决的新方法。此方法在准确、可靠判断同步输入时钟脉冲上升沿后进行多路电流、电压同步采样，在同步输入时钟受到干扰或短时丢失时，可对其进行实时跟踪和判断，从而在输入时钟恢复正常后实现合并单元的快速同步。软件仿真和实验结果均证明了此方法的有效性。     

基于FPGA嵌入式处理器设计和实现合并单元的一种方法

电子式电流/电压互感器已成为变电站自动化系统中十分重要的组成部分。笔者提出了一种利用FPGA上的嵌入式处理器实现合并单元的方法,它利用了MicroBlaze处理器内核,并且使用知识产权内核(IP)来实现各功能模块,完成了合并单元同步、多路数据接收和处理以及以太网通讯等功能,满足了电子式互感器数字接口高速、实时、可靠的要求。实验结果表明,该设计基本满足IEC 60044和IEC 61850对合并单元的要求。     

基于电压向量的数字化母线保护电流同步方法

采样数据同步是智能变电站继电保护的关键问题。当采样数据通过过程层网络传输时,保护装置依赖于时钟源同步。提出了一种基于电压向量的数字化母线保护电流同步方案,在原有同步方案失效并导致合并单元采样失步的情况下,通过电压向量的相位差对采样数据进行同步处理,仍可保证母线保护继续投入运行。分析了同步方案的原理,介绍了同步方案的系统接线,给出了实施方案的细节:通过正序电压计算间隔采样的时间差;通过抛物线二次插值方法对采样数据进行同步处理;发生三相PT断线时需退出同步方案。RTDS数模实验结果表明同步方案可保证各种工况下母线差动保护功能的正确性,证明了同步方案的有效性和可行性。     

电子式互感器的现场校验方法分析

针对电子式互感器现场的校验数据与其出厂验收数据出入较大的问题,结合中山市220kV三乡变电站电子式互感器现场验收试验工作,提出了电子式互感器的现场校验技术原理、误差修正和现场校验方法。关键提出修改传统的现场校验方法——采用试验光纤的方案,将电子式互感器与配套的合并单元一起作为被检对象,确保合并单元与被检互感器相对应,完全避免误差修正参数写入错误。     

电子式互感器合并单元时间同步问题的解决方法

文章简要介绍了连接电子式互感器与二次保护、测量设备的合并单元及其主要功能,通过分析合并单元在实际应用过程中所存在的时间同步问题,阐述了相关国际标准对时间同步的具体要求。提出了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)技术解决合并单元时间同步的新方法。该方法利用CPLD硬件执行速度快、I/O端口多的特点,结合甚高速集成电路硬件标准语言(VHDL)编写的内部运行软件,能够快速、准确地实现合并单元的同步。通过软件仿真分析和现场试验,证明了此方法的可行性,具有很好的工程实用价值。     

基于长短期记忆网络的PMU不良数据检测方法

同步相量测量单元(Phasor Measurement Units, PMUs)因其同步性、快速性和准确性,已成为复杂电力系统状态感知的最有效工具之一。但是,现场的复杂环境导致PMU数据存在数据丢失、数据损坏、同步异常、噪声影响等质量问题,严重影响其在系统中的各类应用,甚至威胁电网安全稳定运行。提出了一种基于长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络的PMU不良数据检测方法。首先分析了LSTM在不良数据检测中的优势。然后基于LSTM网络对时间序列选择记忆的特性,构造了一种双层LSTM网络架构,提出了对原始数据的分解重构方法。在此基础上,定义了两种目标函数,以获得不同的误差特征。提出了一种基于决策树的不良数据阈值确定方法,实现了不良数据的有效检测。通过大量仿真与实测数据验证了该方法的可行性和准确性,可提高PMU数据质量,使其更好地应用于电力系统的各个方面。     

智能变电站合并单元延时特性现场测试仪的设计

分析了智能变电站合并单元的同步问题以及通过现场核相及查看差流这一验证差动保护各侧电流是否同步的方法的局限性。提出了智能变电站合并单元延时特性现场测试仪的设计需求,基于需求分析提出一种现场测试仪的体系结构并进行了详细设计。最后对依据本设计方法实现的测试仪的时间粒度与合并单元的时间响应配合方面进行了详细计算和比较分析。分析表明,该测试仪可有效验证合并单元延时参数的现场正确设置,杜绝误整定,符合现场验收需求。