智能变电站无线站域测试系统的同步策略研究

为解决智能变电站现场站域测试时无线分布式数据的时间同步问题,提出了一种适用于无线数据通信的多终端同步控制策略。介绍了智能变电站的站域测试系统及其实现的关键性问题,说明了网络传输延时不确定对IEEE 1588网络时钟同步协议的影响,研究了基于单点对多点无线通信系统同步的样本滤波、同步校正、时域跟随等问题,并给出了实施方案。实验结果表明,无线通信下经同步控制后时间精度可达微秒级,能够满足智能变电站系统级测试对时间同步的需求。     

符合IEC61850-9-2标准的合并单元设计

针对变电站智能化的要求,提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）与先进精简指令集处理器（ARM）的智能合并单元（MU）实现方案,该方案集数据接收、处理和通信等功能模块为一体.其中数据处理模块基于IEEE 1588精确对时,结合二次Lagrange插值与相位补偿算法,以提高精度;数据通信模块采用预配置采样值控制块,可实现采样值传输模型灵活定义,避免制造报文规范（MMS）映射的实现困难,以确保报文的实时性.通过电子式互感器稳态校验系统进行验证的结果表明,该合并单元样机可满足智能变电站对其通信数据的传输要求.     

智能变电站中点对点传输采样值延迟及延迟校验方案

分析了智能变电站中采用点对点方式传输电子式互感器模拟量采样值报文时采样及传输环节的时序,得出了采用点对点方式传输的模拟量采样值额定延迟的组成部分。在此基础上,提出一种校验点对点传输模拟量采样值额定延迟正确性的方法,该方法结合模拟量采样值的相位误差校验和模拟量采样值报文发送延迟的测量来验证其额定延迟数值的正确性。通过理论分析和实际测试验证了该方法的正确性和可行性。该方法测量精度高、原理简单、易于实现,有着广泛推广的现实意义。     

插值算法在智能变电站中的应用

智能变电站的模拟量采集系统由传统的集中式采样变为分布式采样,需要使用插值算法对来自不同装置的采样值进行同步处理。对常用的零阶插值、一阶插值、三次样条插值算法进行了比较,指出在过采样前提下,一阶线性插值完全可以满足变电站系统的应用需求。从工程实践角度出发,结合《智能变电站继电保护技术规范》,给出插值算法的几种实施方案和细节:跨间隔采样系统中,基于FT3、IEC61850-9-2规约传输的采样值可以借助于插值算法实现数据同步;基于锁相环技术的插值算法可以灵活、可靠地实现智能变电站系统中光纤纵差保护的站间同步;采样值变速率转换过程中,必须采用数字滤波技术以防止频率混叠,推荐采用基于Remez交换算法的有限冲击响应(FIR)滤波器。     

智能变电站中采样值传输延时的处理

将模拟量采样值(sampled analogue value,SAV)报文准确、实时地传输至智能电子设备是智能变电站过程总线数据通信的关键内容。为此在建立SAV报文传输时序模型的基础上,提出一种采用合并单元相位校准补偿传输延时以提高模拟采样值时标的准确性,并通过测算以太网的最大传输延时验证SAV报文的实时性的方法。利用公式推导和算例计算对方法进行了理论分析,并通过OPNET modeler仿真验证了理论分析的正确性。结果表明模拟采样值延时能够为降低采样值相位误差、同步多路采样值时序、测量报文传输实时性、实现过程层网络配置提供重要依据。     

智能变电站继电保护数字量采样技术研究

数字量电流电压信号的相位同步是智能变电站继电保护进行数字量采样时必须解决的核心问题,它决定着智能变电站过程层的组网方案。目前正在使用的方案主要有"点对点"直接采样和基于外部同步时钟的网络采样两种。本文从数字量信号的相位同步原理出发,分析了这两种采样方案的特点与不足,探讨了网络采样摆脱对外部同步时钟依赖的途径,提出了通过改造网络交换机,由交换机自行测定采样值(SV)数据包的驻留时间,以实现精确测量SV报文传输延时的思路。     

基于IEC 61850标准的变电站设备分布式在线监测系统的研究

采用IEC 61850标准面向对象建模的设计思想,把变电站整体主要电力设备作为研究对象,对网络化的分布式变电站设备在线监测系统进行应用性研究。基于ARM微处理器构建了分布式在线监测系统硬件平台,组建数据通信网络。按照IEC 61850采样值传输的应用层协议,实现了现场采样值信息通信在以太网上的映射。     

基于IEC 61850的分布式母线保护方案

智能变电站是智能电网的关键组成部分,而基于IEC 61850的分布式母线保护研究与应用对于保障变电站的安全可靠运行具有重要意义.分析了IEC 61850的分层控制体系结构,提出了分布式母线保护的实现方案.基于IEC 61850的信息模型结构,研究了分布式母线保护设备的建模过程与方法.针对IEC 61850体系下过程层与间隔层的以太网通信网络,分析研究了分布式保护的采样值传输和通用面向对象变电站事件(GOOSE)传输实现方案.     

IEC 61850-9-2过程总线上的同步技术研究

在遵循IEC 61850-9-2标准的数字化变电站过程总线上,采样值(sampled measurement values,SMV)报文的同步性能影响着整个系统的稳定性和可靠性。为保证过程总线上的SMV报文实时、可靠、准确地传输到间隔层的保护测控装置,设计了过程层的同步组网方案,并以此为基础分析了电子式互感器的信号处理通道和以太网通信信道对采样值传输延时的影响。提出一种可以在现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)中实现的数字化同步技术。该技术以过采样技术、线性相位的移相技术、动态的内插重采样技术为核心,解决了IEC 61850-9-2过程总线上采样值报文的精确同步问题。现场测试表明提出的方法是可行的,能够应用到工程实践中。     

基于移相调制的无线供电与信息协同传输技术

该文提出一种基于移相调制的无线供电与信息协同传输技术。通过控制全桥逆变器的频率和移相角，将工作状态分为两种：当系统仅需要无线供电时，移相全桥逆变器的工作频率等于系统一次和二次线圈谐振频率f_p，实现无线电能的高效率传输；当系统需要同时进行无线供电与信号传输时，移相全桥逆变器控制频率采用f_p/3作为低频通信频率，通过调制移相角实现信号传输，利用其3次谐波频率f_p进行高效率无线电能传输。理论上，通信时所选择的工作相位点仅影响基波频率点幅值分量以实现解码，而对实现无线供电谐波频率点幅值没有影响。该技术采用二次侧双谐振回路构造能量接收电路和信号解调电路，可在同一套硬件装置上实现信道复用，实现低频通信信号的传输和无线电能的高效率传输，在海洋等对通信频率敏感的介质条件下具有明显优势。     

基于电压锁相网络化采样的母线保护研究

设计一种既具备结构简单、资源共享、扩展性好等优点,又不依赖于外部全局同步系统的采样值组网传输的母线保护,在数字化变电站的建设中具有十分重要的意义。介绍了数字化变电站母线保护的采样值传输系统,描述了基于绝对延时的点对点母线保护技术,提出了一种基于电压锁相的网络化母线保护方案。利用母线电压天然的同步性能特征,通过数字锁相环及采样重插值技术,消除网络化采样对同步信号的依赖性。测试表明,基于电压锁相的网络化母线保护采样同步性好,动作快速可靠,是数字化变电站母线保护的一种新思路。     

智能变电站就地化保护无线接入方案设计

随着能源互联网的发展,智能电网中智能变电站得到了快速发展,继电保护装置的分布式布置已成为必然趋势。为应对智能变电站继电保护分散化布置、信息远程控制等问题,提出了基于工业无线通信技术的变电站就地化保护方案。依据变电站特点,将工业无线通信系统应用于变电站就地化保护站控层,实现对变电站现场设备监测,开发适用于变电站环境的无线通信模块,进行实验室及现场测试,试验证明该方案可实现变电站复杂环境下高可靠、实时的数据传输,为后续智能变电站就地化保护研究提供参考。     

智能变电站网络设备故障的快速准确定位技术

在智能变电站中,数字通信传输机制以以太网模式为主要传输方式,与以电缆为主的传统接线传输方法存在本质差别。对智能变电站网络设备故障特征进行准确提取,实现故障诊断和快速定位,提出一种基于高阶累积量特征匹配的智能变电站网络设备故障准确定位方法,采用无线传感器对智能变电站网络设备的异常信息进行原始采集,对采集的数据进行信息融合和滤波处理,提取反映智能变电站网络设备的谱特征量,结合高阶累积量特征匹配方法进行故障特征压缩和信息配对,实现对变电站网络设备故障的快速定位识别,完成故障诊断。仿真结果表明,采用该方法进行变电站网络设备故障定位的准确度较高,故障诊断效率较好。     

数字化变电站变压器保护改进方案初探

简要介绍了基于IEC61850协议的数字化变电站分层分布式网络架构,强调了数字站与常规站中变压器保护所应用的交流采样系统在设备组成、信号传输方式、传输介质等方面存在的差异。在此基础上,详细分析了数字化变电站中变压器保护在变压器某侧一次设备检修的特殊运行方式下,出现保护闭锁问题的成因,阐述了在保护软件方面对这一问题的解决方案。所提方案已在河北名府数字化变电站中得到实际应用,运行结果证明了该方案的可行性和有效性。     

基于无线局域网的变电站在线监测系统设计

无线局域网的广泛利用大大推动了变电站的数字化建设。通过对基于无线局域网的监测管理系统的研究,提出了基于无线局域网的变电站在线检测系统的设计方案。分析了无线局域网的协议标准选取,设计了高效的现场组网方案,实现了本地无线局域网的搭建以及后继的现场信息远程传输。     

基于ZigBee技术的智能箱式变电站监测系统设计

针对现有箱式变电站在线监测采用有线方式,存在布线难度大成本高的缺点,设计了一种基于Zig Bee技术的智能箱式变电站无线传感器网络监测系统。介绍了该系统的构成及原理,给出无线通信技术的硬件电路和软件设计方案,并结合GPRS技术,实现对智能箱式变电站电气设备运行参数的采集和远程监测。该无线网络监测系统可靠性高,成本低,可移植性强,具有广阔的应用价值。     

基于点对点技术的数字化变电站工程实践

数字化变电站是变电站的信息采集、传输、处理输出过程全部数字化,理想的数字化变电站应基于IEC61850协议构建,采用光学或电学电子式互感器、智能化一次设备、网络化二次设备,实现站控层、间隔层、过程层之间完全网络化信息交换.论述了不同模式的数字化变电站的特点及系统结构,给出了系统逻辑图.结合某电站的工程实践详细叙述了基于点对点技术的数字化变电站实施方案(设计原则、设备配置、过程层通信等),重点研究了数字化变电站的2个关键问题:采样数据同步和通用面向对象的变电站事件GOOSE(Ge-neric Object Oriented Substation Eyent)机制.并指出数字化变电站及工程实践要考虑过程层网络方案、故障录波的实现及计量系统等问题.     

基于GPS同步信号源的分布式电能计量检测系统

电网中部分数字化变电站中存在分布式电能计量系统,该系统无法用原有的标准源或多功能校验仪对其进行现场检测。该文针对此问题介绍一种基于GPS的同步电压源和电流源及相应电能脉冲检测装置构建的检测系统,充分利用GPS同步技术和无线网路通信技术,采用电能脉冲比较法。通过无线路由和电脑连接,在检测软件控制下可实现自动检测,有效解决了分布式电能计量现场检测难题。     

数字变电站设备状态的ZigBee监测技术研究

从IEC 61850中数字变电站的分层结构出发,根据变电站对设备监测的实时性要求,结合ZigBee无线通信技术的特点,构建了数字变电站设备状态的ZigBee监测系统。以变电站中开关柜周围环境温度和断路器机构振动信号为研究对象,对系统的监测方案进行介绍,详细阐述了系统的软硬件设计。该监测系统对数字变电站的发展具有一定的参考价值。