变电站保护二次回路电压切换异常问题的探讨与对策

近年来保护二次电压切换回路出现的问题,导致保护装置不正确动作的事件时有发生,并常常伴有大面积停电事故,严重危害了电网的安全运行,是继电保护工作中的一个薄弱环节。为提高电网安全稳定的水平,此文以二次电压切换回路的异常引起保护装置不正确动作典型事故为例,分析保护二次电压回路暴露的问题并提出对策,希望能引起各级保护、运行人员的注意。     

完善虚回路设计提升线变组方式下保护配合可靠性

通过分析线变组方式下线路保护、断路器保护、主变保护、智能终端间虚回路设计情况,以及部分保护异常时其余保护装置的动作行为,提出通过合理调整虚回路设计,规避部分保护异常情况下其他保护的异常动作行为,提高二次系统整体配合度和运行可靠性。     

时钟分配芯片在高速并行数据采集中的应用

目前单片ADC很难同时实现高速和高精度采样,而多片ADC交替采样是提高系统采样率的一种有效方式。假设单片ADC的采样率为f,利用M片ADC进行并行采样,理论上可以把采样率提高到f.M。其中,采样时钟控制是多片ADC并行采样的关键技术之一。本文通过时钟分配芯片AD9510控制采样时钟,采用ADI公司的4片ADC芯片AD9481把实时采样率提高到单片采样率的4倍,即1GHz。     

基于数字后处理算法的并行交替采样ADC系统

为了在现有的模/数转换(ADC)芯片的技术条件下提高模/数转换系统的性能,在并行交替采样系统失配误差修正算法的基础上,研制了8-bit 4-Gsps并行交替采样ADC系统.该系统中4个1-Gsps ADC通道并行采样同一模拟信号;以锁相环和可调延迟线芯片为核心,组成低jitter,低skew的多相时钟产生电路,为各ADC逼连提供交替采样时钟;在FPGA芯片双倍速I/O和内部集成锁相环的支持下,使用单片FPGA芯片接收ADc系统产生的高速并行数据,并完成数据同步、重排和缓存,通过USB接口读出.基于模拟数字混合滤波嚣组的数字后处理算法修正了各ADC通道间的增益、偏置和采样间隔三种失配误差.测试结果表明,该并行交瞽采样ADC系统在4-Gsps采样率下,对200 MHz与803 MHz正弦波信号分别达到6.89 b与5.81 b的ENOB以及51.81 dB和S1.13 dB的SFDR,接近ADC芯片手册给出的性能.     

基于FPGA的多通道并行高速采样研究

数据采样精度和采样速率是A/D转换的重要技术指标。目前受半导体工艺技术的限制,高采样精度的A/D芯片一般具有较低的采样速率。本文提出一种时间交替ADC采样技术,通过在时域上多通道并行交替采样,使采样速率达到原来单片ADC的多倍。最后进行多路交替采样试验,结果验证了该方法的正确性。     

微机保护装置误动的原因分析

我公司采用PSL640型线路微机保护装置出现跳闸动作,通过分析动作的原因,确定是由于该微机保护装置内部跳闸回路内的手跳继电器STJ动作导致开关误动作,经过改造和多次试验,最终消除了故障隐患。     

基于过采样技术提高ADC分辨率的研究与实现

叙述了基于过采样技术使用软件方法提高ADC转换分辨率的基本原理及实现方法,给出了一个使用12位分辨率ADC转换芯片得到16位分辨率转换结果的实现示例,从而实现了利用较廉价的低档次芯片得到只有昂贵芯片才能得到的精度指标。当然采用过采样技术提高分辨率适用的场合是有限制的,使用过采样技术时还必须注意一些问题,文章对这些方面也进行了说明。     

基于行为模型的工控异常检测方法研究

目前,工业控制系统(Industrial Control Systems,ICS)网络安全已经成为信息安全领域的重点问题,而检测篡改行为数据及控制程序等攻击是ICS网络安全的难点问题,据此提出了基于行为模型的工控异常检测方法。该方法从工控网络流量中提取行为数据序列,根据ICS的控制和被控过程构建正常行为模型,通过比较分析实时提取的行为数据与模型预测的行为数据,判断是否出现异常。通过实验分析,验证了所提方法能有效实现对篡改行为数据及控制程序等攻击的异常检测。     

航空电缆故障检测设备的ADC增频方法

航空电缆用于连接电源设备和其他系统设备,以传输电能和信号,其性能直接影响飞机的运行安全,因此必须对航空电缆的故障进行严格的检测和排除.时域反射技术(Time Domain Reflectometry,TDR)是目前最为成熟的电缆故障检测方法,该技术根据反射脉冲与发射脉冲的时间间隔和相位关系来判断故障位置和类型.基于TDR技术的电缆故障检测设备通常使用ADC(Analog-to-Digital Converter)模块对检测信号进行采样,采样频率在很大程度上决定了故障检测精度.目前主要通过使用高精度的ADC采样模块或构建延时线来获得更高的采样精度,但是存在增加系统成本和复杂度的问题.针对上述问题,设计了一种ADC等效采样法,该方法通过对参考时钟延时得到延时时钟,依次以各延时时钟作为采样时钟对检测脉冲进行采样,采样结束后,依照采样顺序对采样数据进行排序并重构检测波形,从而在使用频率较低的ADC采样模块的情况下,获得更高的采样精度,极大地提高了基于TDR技术的电缆故障检测方法的精度.     

基于FPGA的高速数据采集系统研究

为了提高数据的采集速率,增加数据采集的工作效率,研究了一种基于FPGA的高速数据采集系统.该系统是利用FPGA的Virtex系列芯片作为核心芯片,控制12位的A/D芯片ADC12D800,400MHZ的信号经过信号处理转变为差分信号,经过FPGA内部的锁相环倍频变成800MHZ的差分信号,ADC12D800用DES模式(双边沿采样)对采集到的正弦信号进行实时采样.FPGA通过数据缓存的方式将高频信号的频率逐渐降低到PC机可以正常显示的频率.实验结果显示本系统可以高效的完成数据的存储与采集,并且可以在雷达、通信、电子对抗等领域广泛使用.     

基于门禁日志挖掘的内部威胁异常行为分析

门禁系统是保护重要场所安全的重要手段,可以有效防止未授权用户的进入。然而,近年来大量案例表明重要场所的威胁主要来自于具有合法权限的内部人员。针对这个问题,提出基于门禁日志数据挖掘的内部威胁异常行为分析方法。该方法首先利用PrefixSpan算法对正常行为序列进行提取,之后计算待检测序列的序列异常度分数,并根据决策者设定的阈值来找出异常序列。通过真实门禁数据中的实验,验证了本方法可以降低精确匹配在数据较少时带来的高误报率,实现对内部人员异常行为的有效发现,为加强重要场所安全保护提供了新的途径。     

基于FPGA的剩余电压检测系统的设计

提出了一种高准确度低功耗的剩余电压检测方法。该测量装置通过过零检测电路获取工频同步信号,在工频交流峰值时刻切断待测设备的电源,由高输入阻抗的输入回路对待测设备的剩余电压进行取样;在NiosII的控制下,采用高速采样保持电路和高精度模数转换器实现设备掉电1 s和10 s后剩余电压的在线检测。实验证明该测量装置有较好的稳定性,测量准确度达到0.506%,满足测量要求。     

AD0809与微机直接互连采样分析

在单片机外围扩展中,模拟至数字转换器（ADC）常用的标准电路在采样芯片和单片机之间需要多个元件对信号进行转换,虽然精度很高,但结构复杂,成本较高。该文对某些特定条件下用单片机进行ADC采样的方法进行了初步的探索,利用单片机直接与ADC0809进行连接,通过单片机l产生各种时钟和控制信号来完成ADC采样,简化了采样的线路。对比了该电路与传统电路的差别,并讨论了该采样方法的使用条件和应用参数。     

基于FPGA的高速A/D转换控制器设计

采用FPGA器件EP1C12Q240C8实现对高速A/D转换芯片ADC08200的实时采样控制,解决了传统方法的速度问题。使用VHDL语言采用自顶向下的设计方法编写出源程序;结合FIFO存储器的设计实现了高速A/D采集转换和转换后的数据存储,并给出了采样存储电路原理图。数据处理可通过与SoPC技术结合实现。     

基于AVR的智能电动机启动器设计

基于AVR单片机设计了智能电动机启动器,采用减压方式启动电动机,在电动机启动和工作过程中对其运行情况进行监控,当出现异常时断开电动机电源,防止电动机使用过程中因过载、短路、缺相、过压、欠压而烧毁或损坏的情况发生。智能电动机启动器可以对交流信号进行有效值转换计算,实现对电动机运行中的电压、电流参数及时准确的测量。由于采用了内置模数转换器的高速AVR单片机,其较高集成度使启动器不仅体积小,功耗低,而且能实现对电动机的多功能、智能化保护。     

基于多维度业务数据融合的继电保护移动运维系统设计及实现

针对继电保护设备台账多端维护及信息与现场不一致、巡检记录繁琐易出错、人工定值校核工作量大且易漏核、智能变电站光纤回路及信号无法可视化展示等运维问题。本文通过构建基于多维度业务数据融合的继电保护移动运维系统,与统计分析系统融合实现台账数据单端维护、多系统共享;与状态检修系统融合实现巡检内容标准化、报告整理智能化;与二次设备在线监视系统及OMS定值整定系统融合实现定值校核智能化,提高校核效率;与SCD管控系统融合实现智能设备虚回路、虚端子及回路关系图形化直观展示。通过上述分析本系统实现变电站继电保护信息自动采集、智能整理、交互融合和网络共享,在降低运维成本的同时,有效提升继电保护设备及二次回路现场运行、检修的作业水平和管理水平。     

一种用于井下电源质量监测的EMI采集与处理电路

随钻测井仪器工作于高温、高压等恶劣环境下,对电源质量进行监测可避免电子系统因供电问题而死机。由于钻铤内部空间狭窄且传输带宽有限,使得测量电流电压的传统方法并不适用。根据电磁干扰(EMI)信号的设备独立性和导体传播等特点,设计了一种电源线上的EMI信号在线采集与处理电路,适用于井下电源质量监测。该电路设计了低通、放大、抗混叠滤波等完整信号调理链路,并研制了高速模数转换模块,使用FPGA+STM32的运算架构将EMI信号实时转换为频谱。在FPGA中实现了模数转换器(ADC)的时序控制和可变静态存储控制器(FSMC)总线驱动,使得系统能够自主配置ADC的采样率和采样数目,采样率可达40 MHz。实验结果表明本电路具有良好的信号调理性能,通频带纹波低于0.1 dB,能够可靠地完成随钻测井仪器电源线上EMI信号的频谱采集。     

高精度电容式MEMS加速度计系统设计

在传统Σ-Δ架构基础上,引入了低精度高速模/数转换器(ADC),将前置放大器输出的模拟电压信号转换为数字信号,有利于简化电容式微电子机械系统(MEMS)加速度计系统模拟接口电路设计.在嵌入ADC的MEMS加速度系统中,采用过采样平均数字算法对信号进行估计,有效降低系统对前置放大器噪声性能的需求,利于实现低功耗和高精度的设计目标.仿真结果表明:与未采用过采样平均技术相比,当前置放大器输出等效噪声大于1μV/Hz时,系统的信噪比(SNR)提高了约10dB.     

CCD信号处理集成化方案

对比传统的CCD信号处理电路,提出了CCD信号处理集成化方案。简述了传统的CCD信号处理电路工作原理,介绍了其基本功能。根据CCD器件的工作原理,对CCD器件输出信号的特性进行了详细分析。针对CCD信号存在的复位噪声,对相关双采样电路的基本原理进行了详细介绍。传统的CCD信号处理电路一般由前置放大电路、相关双采样电路、可编程增益放大电路和AD转换电路等分立电路组成,结构复杂、调试困难、功耗紧张等缺点是显而易见的;而集成化处理方案则采用FPGA结合ADC的处理模式,集成度高、结构简单、灵活性强是不言而喻的。最后,通过一设计实例对方案进行设计验证,并对设计中应注意的一些问题进行了详细分析和总结。     

基于FPGA的Σ-ΔADC转换器的设计和实现

针对瞬时采样方法只适合变频器模拟量比较平滑且采样频率较高的场合和平均值采样法要求采样频率高、运算速度快的问题,设计了一种基于FPGA的Σ-ΔADC转换器,介绍了Σ-ΔADC转换器的结构原理和Sinc3滤波器的设计。该转换器将Σ-Δ调制器和FPGA有效结合,既提高了采样精度,也提高了模拟信号传输的抗干扰能力及检测装置耐压的能力。实验验证了该转换器的正确性。