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数字化变电站系统中若干关键算法研究

作　者: 李学太
导　师: 张沛超
学　校: 上海交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 数字化变电站补偿算法电子式电流互感器数字积分谐波测量误差分析
分类号: TM63
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 9次
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内容摘要

非常规互感器技术的发展、IEC61850标准的颁布实施、高速以太网通信技术的逐渐成熟和智能断路器技术的发展使变电站自动化领域进入了新的发展模式。变电站自动化系统从信息的采集、传输到处理都具备了实现全数字化的可能,数字化变电站已经成为未来变电站自动化技术发展的必然趋势。相比于常规变电站系统,目前数字化变电站系统的二次范围已经从传统的保护、测控等扩大到通信网络,对数字化变电站的建设也提出了新的要求。针对其中的技术要求,本文从以下几个关键难点问题入手分析,研究解决问题的方法,为数字化变电站技术的工程实际应用提供参考。首先,数字化变电站采用过程总线通信后,由于其通信数据种类繁多、流量大,且报文优先级存在差异,或者由于强干扰导致CRC校验出差等,都可能产生数据的丢失、延时或乱序,同时通信网络中还可能出现链路故障,因此数字化变电站通信中将出现数据的完整性与一致性问题。本文根据电力系统波形特点提出一种SMV丢包实时补偿算法,阐明了其原理,指出了其优势所在,并对该算法做了详细的仿真和误差分析。结果表明该算法能够满足保护需求,初步解决了通信数据的完整性和一致性问题。其次,数字化变电站中过程层的数字化主要体现在电子式互感器和合并单元的大量使用上,这对数字化变电站的测试系统提出了新的要求。而RTDS中尚缺乏电子式互感器模型。本文基于RTDS研究并建立了Rogowski线圈电子式电流互感器的数值仿真模型,同时针对目前Rogowski线圈积分环节存在的零点漂移和积分初值设置问题以及电子式互感器和保护、测控等的非整数倍采样率转换问题,提出采用一阶惯性环节替代传统数字积分,利用正弦函数的预估法设定积分初值以及高效的多采样率变换算法,在RTDS中的仿真测试结果验证了其可行性。最后,数字化变电站中保护、测控和录波等功能的一体化已成为发展的必然趋势,因此就要求这些功能能够共享软、硬件平台。如何在系统频率偏移时准确的得到基波及各次谐波的幅值和相角就成为一个重要问题。目前的各种算法存在硬件复杂、成本太高,或者所需数据窗长、计算量大,或者精度不够等缺点,很难满足诸多功能一体化的要求。本文在传统DFT的基础上提出一种梯形积分修正法的谐波测量算法,并对该算法做了详细的仿真和误差分析。与传统DFT算法对比,仿真结果及实际装置运行均表明当系统频率大范围变化时该算法能够有效的提高基波和谐波的测量精度,解决了保护、测控和录波等功能一体化所带来的问题。

数字化变电站系统中若干关键算法研究

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