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基于电子式互感器的数据采集系统及采样值传输研究

作　者: 朱勇
导　师: 游大海
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 有源电子式电流互感器数据采集系统 CPLD 合并单元采样值传输
分类号: TM452
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

有源型电子式电流互感器以空心线圈或光学元件作为传感元件,相对于以铁芯线圈作为传感头的传统互感器,具有优良的传感特性、高精度以及宽频带。由于在高压侧将模拟信号转换成了数字信号,它使用光纤或者双绞线将采样值通过网络传输,取代了过程层到间隔层之间大量的电缆连接。传统变电站自动化系统已经实现了间隔层与变电站层之间的网络通信,电子式互感器的数字输出使得过程层与间隔层之间也可以使用网络来通信,因此整个变电站可以使用统一的通信网络完成各种数据的交换,这一切为变电站实现完全数字化打下了基础。本文首先分析了数字化变电站的特征,并介绍了IEC6180标准——变电站通信网络与系统。该标准采用抽象的功能建模和分析方法,其核心是信息模型,它将实际的自动化功能虚拟为服务。信息模型由属性和服务组成,信息模型的属性规范了变电站内交互信息的内容和语义,服务规范了变电站内信息交互的对象和方式,建模为变电站内智能电子设备实现互操作和无缝通信提供了理论基础。电子式互感器的数字输出是实现过程层数字化传输的前提,本文对以Rogowski线圈作为传感头的电子式电流互感器的输出信号的采集系统做了详细的分析,包括高压侧AD转换控制,低压侧数据接收以及相应的数字信号处理等。整个系统使用CPLD芯片进行时序控制,使用DSP实现输出信号的数字积分与数字滤波算法。变电站各层之间存在多种信息的交换,IEC61850将信息的交换定义为信息服务,具有统一的抽象接口,服务根据实时性和可靠性的要求具有具体的服务映射。电子式互感器的数字输出是采样值,它是继电保护以及计量设备的正确工作的基础,采样值服务具有较高实时性要求,因此采用较为简单的映射。IEC61850-9定义了两种具体的采样值传输方式:串行点对点传输和基于ISO8802.3以太网协议传输,本文分析了两种方式的区别。合并单元是电子式互感器与二次设备的接口,是采样值信息的发布者,本文分析了合并单元实现的功能,合并单元中同步采样信号的产生以及合并单元的数据接口。本文构建了以保护测试仪作为信号源的简单的数据采集与处理系统,合并单元到保护设备采用串行点对点传输,试验结果表明,此系统的实时性与精度满足了保护设备的基本要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题研究工作的背景与意义  9-10
  1.2 国内外电子式互感器研究及应用现状  10-12
  1.3 论文主要工作  12-13
2 数字化变电站及其通信标准特点  13-18
  2.1 数字化变电站自动化系统的特点  13-14
  2.2 IEC61850 标准内容及特点  14-16
  2.3 以太网通信协议  16-18
3 基于电子式电流互感器数据采集系统  18-47
  3.1 引言  18-19
  3.2 数据采集系统原理  19-31
  3.3 信号相关处理  31-47
4 合并单元设计  47-59
  4.1 合并单元定义  47-49
  4.2 变电站合并单元时钟同步  49-55
  4.3 合并单元数据接口与数据发送  55-59
5 基于IEC61850 标准的采样值传输  59-71
  5.1 IEC 61850 标准中采样值传输映射  59-60
  5.2 采样值传输服务实现  60-68
  5.3 采样值传输试验  68-71
6 总结与展望  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-78

基于电子式互感器的数据采集系统及采样值传输研究

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