【正文】 式互感器配置 ........................................................................................ 9 合并單元配置 ............................................................................................... 9 典型主接線配置方案 ................................................................................... 10 合并單元接口設(shè)計(jì) ............................................................................................. 11 過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析 ................................................................................... 11 合并單元接口分析 ...................................................................................... 12 合并 單元總體設(shè)計(jì) ............................................................................................. 13 數(shù)字化變電站合并單元硬件實(shí)現(xiàn)方案 .......................................................... 13 數(shù)字化變電站合并單元軟件功能設(shè)計(jì) .......................................................... 17 本章小結(jié) ........................................................................................................... 18 3 合并單元技術(shù)分析 .............................. 19 數(shù)據(jù)同步技術(shù) .................................................................................................... 19 脈沖同步法 ................................................................................................. 19 插值同步 .................................................................................................... 20 其他同步法 ................................................................................................. 22 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) ................................................................................................. 23 相位補(bǔ)償技術(shù) .................................................................................................... 24 本章小結(jié) ........................................................................................................... 26 4 合并單元軟件設(shè)計(jì) ............................... 27 合并單元數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì) ............................................................................... 27 解碼校驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì) ...................................................................................... 27 A/D 控制模塊設(shè)計(jì) ......................................................................................... 30 同步模塊設(shè)計(jì) ............................................................................................. 32 排序模塊 .................................................................................................... 34 合并單元數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì) ............................................................................... 36 FIR 濾波 器設(shè)計(jì)模塊 ................................................................................... 36 相位補(bǔ)償模塊 ............................................................................................. 37 合并單元數(shù)據(jù)發(fā)送模塊設(shè)計(jì) ............................................................................... 38 IEC 6185092 通信機(jī)制 ............................................................................ 39 四川大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 基于 FPGA數(shù)字化變電站合并單元設(shè)計(jì)與仿真 VI 以太網(wǎng)發(fā)送模塊設(shè)計(jì) ................................................................................... 41 本章小結(jié) ........................................................................................................... 44 5 合并單元功能仿真 .............................. 45 FPGA 仿真平臺(tái)簡(jiǎn)介 ............................................................................................ 45 數(shù)據(jù)采集模塊仿真 ............................................................................................. 46 解碼校驗(yàn)?zāi)K ............................................................................................. 46 A/D 控制模塊 .............................................................................................. 47 同步模塊 .................................................................................................... 48 排序模塊 .................................................................................................... 51 數(shù)據(jù)處理模塊仿真 ............................................................................................. 52 FIR 濾波器設(shè)計(jì)模塊 ................................................................................... 52 相位補(bǔ)償模塊 .............................................................................................. 55 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊仿真 ............................................................................................. 56 本章小結(jié) ........................................................................................................... 58 結(jié) 論 .......................................... 59 參考文獻(xiàn) ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 聲 明 .......................................... 63 致 謝 .......................................... 65 四川大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 基于 FPGA數(shù)字化變電站合并單元設(shè)計(jì)與仿真 1 1 緒論 電力系統(tǒng) 包括電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)等環(huán)節(jié) 。作為電力系統(tǒng)的重要樞紐，變電站是輸電和配電的連接點(diǎn)，主要完成電壓的轉(zhuǎn)換和電能的再次分配。它主要包括變壓器、斷路器、電流 /電 壓互感器、隔離開(kāi)關(guān)等組成的一次設(shè)備與測(cè)控裝置、保護(hù)及一些安全自動(dòng)化裝置等組成二次設(shè)備。 數(shù)字化變電站 以變電站一 次設(shè)備和 二次設(shè)備為數(shù)字化對(duì)象 ，利用高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為基礎(chǔ)， 使傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享和互操作。 本文 研究背景與意義 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，隨著 信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字通信技術(shù)、 電子技術(shù)的 飛速 發(fā)展，以微處理器為核心的自動(dòng)化裝置在 電力系統(tǒng)中 得到了廣泛的應(yīng)用， 大大 促進(jìn)了變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的 迅猛 發(fā)展。 依照 電力 行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn) ，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)包括 63 種功能，歸納起來(lái)大致可以分為 7 類 ，即自動(dòng)化控 制功能、控制 /監(jiān)視功能、 繼電保護(hù)功能 、 與繼電保護(hù)相關(guān)功能 、 測(cè)量功能 、 系統(tǒng)功能 、 接 口功能等。時(shí)至今日，國(guó)內(nèi)外變電站 發(fā)展歷程 大致 分為 集中式變電站、分散式變電站、集中和分散結(jié)合式變電站、數(shù)字化變電站和智能化變電站 5 個(gè)階段 [1]。 （ 1）集中式變電站自動(dòng)化系統(tǒng) 彩 顯微 機(jī) （ 就 地 監(jiān) 控 系 統(tǒng) ）鍵 盤(pán)鼠 標(biāo)打 印 機(jī)R T U 變 壓 器 分 接 頭 調(diào) 節(jié)M o d e m調(diào) 度 中 心交 直 采 樣Y C開(kāi) 關(guān) 量 采 集Y X電 能 表 脈 沖 采 集Y M開(kāi) 關(guān) 控 制 輸 出Y K 圖 1 1 基于 RTU 的變電站自動(dòng)化系統(tǒng) 國(guó)內(nèi)集中式變電站自動(dòng)化技術(shù)第一階段是在 20 世紀(jì) 80 年代，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是基于 RTU 增加一臺(tái)微機(jī)為中心的 就地監(jiān)控系統(tǒng)，如 圖 11 所示 ，當(dāng)時(shí)四川大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 基于 FPGA數(shù)字化變電站合并單元設(shè)計(jì)與仿真 2 并沒(méi)有涉及繼電保護(hù)系統(tǒng)。 第二階段是在 20 世紀(jì) 90 年代，當(dāng)時(shí)數(shù)字化保護(hù)的廣泛應(yīng)用，使變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。 在變電站控制室內(nèi) 設(shè)置變電站自動(dòng)化系統(tǒng)作為控制中心 ，另 外 設(shè)置數(shù)據(jù)采集和控制部件來(lái)采集數(shù)據(jù)和發(fā)出控制命令為典型 [2]，如圖 12。這種集中式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)除了有保護(hù)元件外，還配有管理單元，其接口和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制部件相連，傳輸保護(hù)裝置的各種采樣值 、 整定 和顯示保護(hù)定值 、 投切信息等。 彩 顯計(jì) 算 機(jī)鍵 盤(pán)鼠 標(biāo)打 印 機(jī)數(shù) 據(jù) 采 集 及控 制 部 件