【正文】 小信號(hào)輸出。在常規(guī)變電站改造成數(shù)字化變電站的工程中，合并單元將采樣模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出，這使合并單元是一個(gè)完全獨(dú)立的設(shè)備。本文針對 SV 傳輸選取 GOOSE 組網(wǎng)、 SV 點(diǎn)對點(diǎn)方式設(shè)計(jì) MU，就得合理的配置 MU 的輸出接口，向間隔層設(shè)備傳輸采樣值。目前，國家電網(wǎng)公司 推薦GOOSE組網(wǎng)、 SV采用點(diǎn)對點(diǎn)為 過程層數(shù)據(jù)傳輸方式。每條出線各配置一合并單元 MU MU MU MU10。兩臺(tái)變壓器高壓側(cè)各配置一臺(tái)合并單元 MU1 和 MU2。 合并單元配置 合并單元配置主要考慮到保護(hù)配置的雙重化、合并單元安裝方式等因素，以下為合并單元配置原則： 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 10 （ 1） 220kV 變電站 1） 220kV 各間隔合并單元宜冗余配置； 2） 110kV 及以下各間隔合并單元宜單套配置； 3）主變各側(cè)、中性點(diǎn)（或公共繞組）合并單元宜冗余配置；各 電壓等級(jí)母線電壓互感器合并單元宜冗余配置。 在前面章節(jié)對合并單元三大模塊詳細(xì)分析及設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 上，本章主要利用Xilinx 提供的 ISE 設(shè)計(jì)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)硬件電路，并通過 Matlab、 Xilinx 自帶的仿真平臺(tái) XST，驗(yàn)證合并單元三大模塊中各子模塊的功能。 基于 FPGA，合并單元的軟件設(shè)計(jì)有若干關(guān)鍵技術(shù)，如數(shù)據(jù)同步技術(shù)、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)、相位補(bǔ)償技術(shù)等。 20xx 年 1 月 4 號(hào)，國家能源局發(fā)布了《合并單元測試規(guī)范》，規(guī)范中更加明確了合并單元測試內(nèi)容和方法。南自新寧公司從 20xx 年開始研制的 OET70 系列電子式互感器， 03 年開始在南京 220 千伏 六合變投入運(yùn)行，之后 通過 不斷的完善 其功能，使 合并單元 不僅可以接收并處理來自多個(gè)電子式互感器的數(shù)字信號(hào)外，而且還可以同時(shí)接收并處理傳統(tǒng)電磁式互感器的模擬信號(hào) [20]。目前，國內(nèi)外 MU大多采用 GPS精密時(shí)鐘同步。 初期， IEC 600447/8 中定義合并單元是來采集電子式互感器的電流 /電壓數(shù)據(jù)，并對數(shù) 據(jù)進(jìn)行時(shí)間組合 以規(guī)定的幀格式發(fā)送給間隔層設(shè)備 的物理單元。 從 20xx 年開始，國內(nèi)廠家開始研發(fā)和生產(chǎn)電子式互感器，主要有西安華偉電力電子技術(shù)有限公司、南京新寧光電自動(dòng)化有限公司、南瑞繼保、西安同維科技發(fā)展有限公司、北京許繼電氣有限公司等廠家。 SIMENS 的 OCT 產(chǎn)品 —— 500 千伏 光電互感器應(yīng)用于廣州北郊變電站。 經(jīng)過多年的發(fā)展，美國、日本、法國等國的產(chǎn)品已經(jīng)在電網(wǎng)上運(yùn)行， ABB，SIMENS[15]等公司的 OCT 產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入了中國市場。 1964 年， Traser System的有源 ECT 被一家 美國變壓器制造公司 研制 [10][11][12]。為此，合并單元需要有模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)的接口模塊，將模擬量和數(shù)字量同時(shí)進(jìn)行時(shí)間整合，以數(shù)字量發(fā)送出去， 如 圖 14。采樣值、設(shè)備狀態(tài)量采用網(wǎng)絡(luò)方式傳 輸取代了傳統(tǒng)變電站模擬量接線模式，使變電站更簡約；同時(shí)，利用 FPGA 代替 FPGA+DSP+ARM 或者 FPGA+DSP 方案實(shí)現(xiàn)合并單元功能，使變電站更緊湊。過渡方案是電子式互感器取代部分常規(guī)互感器，保留部分常規(guī)電壓 /電流互感器，通過改造使變電站實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn) 國際 是由 電工委員會(huì) TC57 技術(shù)委員會(huì)制定，它使變電站站內(nèi)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化，解決 了設(shè)備之間的互操作性 差、 無縫連接 困難 等問題，同時(shí)使變電站的通信可靠性得到極大提高。智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，為此也成為了 研究 的重點(diǎn)。數(shù)字化變電站典型特點(diǎn) 是智能化一次設(shè)備（電子式互感器、智能化開關(guān)等）、網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備分層和運(yùn)行管理自動(dòng)化 [4]（ 程序化控制系統(tǒng) 、 設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) 和自動(dòng)故障分析系統(tǒng) 等）。站工程師工作臺(tái)完成站內(nèi)設(shè)備的檢查，參數(shù)設(shè)定，調(diào)試等功能。 結(jié)合 變電站信息的采集和控制 需求 ，布置就地單元控制層（間隔層）和全站控制級(jí)（站控層）的分布控 制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 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)。 本文 研究背景與意義 20 世紀(jì) 90 年代以來，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。 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) 。hardware solutions。 關(guān)鍵詞： 智能化設(shè)備；數(shù)字化變電站；接口；過程層網(wǎng)絡(luò)；硬件方案；同步技術(shù)；相位補(bǔ)償；以太網(wǎng)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 III The Design And Simulation of the Merging Unit in Digital Substation Based on FPGA Software Engineering Graduate Student： Zhang JunTao Adviser: ZengChengBi With the rapid development and promotion of smart grid technology, digital devices and intelligent devices are widely applied to practical smart grid digital technologies such as the electronic transformer technology bee more and more mature that speed up the digitalization and intelligent ,the research and design of MU of digital traction substation is of great of MU simplifies the design of secondary devices and also can seamlessly connect and share data. First of all,the paper reviews the development of substation technology,from centralized substation automation systems,distributed substation automation systems,bining centralized and decentralized automation systems,digital substation to intelligent particular,published international standards of IEC61850,lay the foundation the digital substation and intelligent substation. For digital,intelligent substation technical configuration,different voltage levels,configuration of electronic transformer and merging unit is digital substation process layer work architecture that is GOOSE working,SVpoint mode that is remended in power system,and then,analyse the the interface of paring several hardware solutions to achieve MU,the paper gave the FPGA as the core of ,the software features of MU is clear,including data acquisition module,data processing module and data transmission module. Synchronization is one of the key technologies of MU,one is synchronization of electronic 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 IV transformers,that most secondary equipment needs to gather more than semaphores,which requires a corresponding electronic transformer with the MU of sampling synchronization,the other is also different substations require the same time to plete station when the data resample,which can not help bringing signalmixing,therefore,that should add a digital , phase pensation technology mainly consists of two aspects that one is the principle cause electronic transformer itself, the other is consolidated unit decodes, filters and other data processing caused by delay of MU is discussed. Three modules of software design of MU is gave a detailed design based on acquisition module,which can capture both the conventional analog signal from conventional transformer and digital signal or a small signal from electronic transformer,including the acquisition modules resolving FT3,judging the validity of 1PPS,a linear interpolation,FIFO,and A/D controlling module and other processing module and sending module,which take full advantage of abundant resources and fast data processing FPGA to design,include the main principle of the digital filter,phase pensation algorithm (including digital integrator and phase shift short data window algorithm),Ether controller module and so on. Finally,by the software of Xilinx ISE,Matlab and so on,the design of each module was result shows that this design of each module can achieve its function,and satisfy the requirement of MU of the digital traction design which this paper is referred is a feasible solution and has some practical value. Key Words: intelligent devices。 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 II 針對合并單元軟件設(shè)計(jì)的三大模塊，本 文基于 FPGA 給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。通過比較 幾種合并單元實(shí)現(xiàn)的幾種硬件方案，本文給了以 FPGA 作為核心硬件的方案，并且在此基礎(chǔ)上研究 了 合并單元的軟件功能， 按功能模塊可劃分為 數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)發(fā)