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分布式数字化故障录波装置的研究

乔磊

   随着“十一五”期间1000kV特高压电网的建设,“智能电网”计划的提出,电网规模正不断扩大。电网发生故障时信息的处理和传输将呈现“海量”状态,而包括故障录波装置在内的联网设备不能实现信息交互和资源共享,对联网信息的有效利用和处理造成了“瓶颈”。随着数字化变电站的建设和新的国际标准《变电站通信网络和系统》(IEC 61850)的颁布实施,故障录波装置的数字化实现以及对新的IEC 61850标准的支持变成了一个无法回避的问题。 论文的分布式数字化故障录波装置是基于非常规互感器、IEC 61850标准、网络通信技术、FPGA等主要支撑技术的发展而研究的。在硬件方案中,采用以FPGA芯片为主架构替代主流的FPGA+DSP+32bitCPU芯片的架构体系。故障录波装置与其它联网设备通信规约选用IEC 61850标准,重点解析了采样值IEC 61850-9-1报文和开关信息量GOOSE报文。针对这两个不同数据源进行信息同步处理时,论文采用PPS秒脉冲同步对时和规约软对时的GPS冗余设计。在数字信号处理中,采用CORDIC算法,通过简单的加减和移位操作,将故障录波装置的稳态量启动判据集成到单片FPGA中。在数据存储模块中,论文采用Nios II处理器+Linux操作系统的软硬件结构,生成符合COMTRADE格式的故障录波文件并记录到SD卡中。 分布式数字化故障录波装置通信协议全面支持IEC 61850标准,实现了在数字化变电站中的“即插即用”,且故障录波文件符合COMTRADE格式,在不同联网设备中实现了信息的交互和资源的共享。在硬件设计上,充分利用FPGA的并行数据处理能力,提高了数据处理的速度,且各功能模块在FPGA芯片内相连,没有外部接线,避免了采用不同芯片带来的电磁干扰,同时通信速率也不受物理设备的限制。研究表明,该装置能为故障信息系统及时、快速、准确的提供故障信息,对于电网事故的判断、处理和系统的恢复起到关键的作用,保证了电网的安全运行水平。……   
[关键词]:故障录波装置;IEC 61850;FPGA;CORDIC;COMTRADE
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2010年