电子式互感器数字通讯研究与实用化设计

作     者：丁友林 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蔡舒平

授予年度：2009年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：电子式互感器 FPGA DSP 数字通讯 IEC60044-8 供能 

摘      要：随着电力系统容量的日益扩大和电压运行等级的不断提高,传统的电磁式互感器暴露出严重的缺点,已很难适应电力系统的发展,电子式互感器替代传统的电磁式互感器是必然的趋势。 电子式互感器与传统互感器的输出形式有很大的不同,如何选择和设计变电站过程层与间隔层保护、测量二次设备之间的通讯接口等成为亟待解决的关键问题。此外,在电子式互感器的应用研究中,高压侧的电源问题也是核心技术问题之一。 本文按照国际电工委员会制定的IEC60044-8和IEC61850标准,对电子式互感器数字输出的实现方法进行了研究,主要包括过程层编码模块、过程层解码模块和过程层数字信号处理模块。过程层编码与解码模块采用了具有集成度高、编程灵活特点的FPGA作为微处理器,将多路采样数据加上帧头、CRC校验码完成组帧,然后将数据帧进行曼彻斯特编码后通过光纤传输到过程层的合并单元。利用曼彻斯特码自身位定时信息的特性设计了解码模块电路,实现了对多路数据进行接收,最后对数据帧进行拆帧校验。过程层数字信号处理模块采用数字信号处理器DSP芯片TMS320F2812作为微处理器,完成将多路互感器传输的高速数据合并处理,按照IEC61850-9-1标准打包,最后将完整的数据帧进行编码后,通过以太网控制器RTL8019AS传输到间隔层。针对电子式互感器的高压侧供能问题,提出一种将CT供能和激光供能相组合的供能方案,并设计了两种电源之间的自动切换方法。为提高激光供能电源的稳定性和可靠性。对激光驱动电源系统中的恒流驱动电路、保护电路进行了设计,并采用PID参数模糊自整定算法实现了激光器的高精度恒温控制。 软件仿真结果证明,本文所提出的设计方案能较好地解决电子式互感器数字通讯和高压侧供能问题,为电子式互感器在变电站自动化系统中的数字化应用提供了良好的理论基础。可以预见,集电子式互感器、光纤通讯技术和微机保护技术为一体化的数字化变电站系统将是变电站未来的发展趋势。