基于FPGA的智能变电站数字式电能表在线校验装置的研究
随着我国“智能电网”建设的提出，作为其重要组成部分的智能变电站技术得到了学术界以及设备生产厂家的广泛关注。如何在IEC61850框架协议的基础上研制出具有统一接口，不同厂家的不同设备之间互操作性良好的变电站设备变得十分重要。基于此，需要研究者在对智能变电站的过程层信息的格式、含义理解的基础上设计出相应的信息处理及通信的智能电子设备。数字式电能表是智能变电站间隔层的重要测量设备，主要功能是通过接收过程层电气量进行电能参量计算，为变电站层的监控设备以及继电保护装置的动作提供参考数据。电能计算的准确性与可靠性对变电站持续、安全、稳定地运行具有十分重要的现实意义。 本文主要是以数字式电能表校验装置为背景，根据中华人民共和国电力行业标准—变电站通信网络和系统第9-1和9-2部分以及Altera公司的CycloneIIIDeviceHandbook器件手册在对采样值以太网数据包的信息处理以及其接口的通信进行研究的基础上，研究如何在FPGA芯片中实现其通信和信息处理功能，主要包括了三个部分的内容： 数据包通信设计主要是在QuartusII软件中调用内部MAC软核并对其寄存器进行配置实现数据链路层对以太网数据包实时接收的功能，然后在时序仿真工具中进行仿真验证其设计是否正确。 数据包解码设计主要是对IEC61850（-9-1、-9-2、-9-2LE）帧格式进行分析，提取出相应的电压、电流值，用VerilogHDL语言编程实现。用内部QuartusII内部嵌入的SingalTapII逻辑分析仪探针记录解码后的采样值，用Matlab软件画出波形图验证其设计是否正确。 电能计量设计主要是采用准同步算法计算有功功率、准同步算法与IIR希尔伯特变换相结合计算无功功率，然后用VerilogHDL语言编程实现。 最后利用实验室现有的软件和设备如：串口调试助手，ARM开发板，光纤收发器、光纤等对设计进行功能和准确度验证。结果表明MAC接收模块配置、解码及电能计算功能模块程序编写完全正确，符合设计要求。
智能变电站;数字式电能表;在线校验装置;FPGA芯片
西华大学
硕士
电力系统及其自动化
方春恩
2013
中文
TM933.4;TM63
77
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）