基于iec 6185092的合并单元研究merge cells research based on iec.docx

基于iec 6185092的合并单元研究merge cells research based on iec 6185092独创性声明
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摘 要
随着智能变电站向着小型化、智能化、高可靠性方向发展,变电站自动化系统对合并单元的性能提出了越来越高的要求。基于 IEC 60044-7/8 的合并单元通信效率低下, 通信方式落后,基于 IEC 61850-9-1 的合并单元采用单向广播通信方式,通信速率高, 但是多个合并单元之间的数据不能共享,跨间隔通讯效率低。IEC 61850-9-2 标准的灵活性、适应性更强,数据通道、采样速率等可根据实际情况配置,采样值使用虚拟局域网组播方式进行信息传送,过程层数据可以实现共享,突破了对间隔的限制,不同间隔的数据可以实现共享。
本文首先针对 IEC61850 标准对合并单元进行了信息模型构建与通信服务映射分析,并对过程层组网方式进行了探讨。然后根据 IEC61850-9-2 标准的要求设计了基于 FPGA&ARM9 的合并单元,然后详细介绍了合并单元的硬件电路与器件选型。接着, 详细分析了 ARM 的启动过程、与 FPGA 进行数据交换的实现过程、数字定标功能、相位延迟补偿方法以及以太网控制芯片底层驱动的开发等。本文还分析了多种同步对时方案及其优缺点,并实现了合并单元的同步功能,随后,详细介绍了采用 verilog 硬件描述语言的 FPGA 设计实现方案,包括高速串行数据接收功能的实现,多路数据的排序与存取、双口 RAM 的读写等。
最后,本文对合并单元进行了性能测试,对满足了 9-2 标准的报文在结构上进行了详细的分析,并针对采样通道数和采样率的改变对合并单元装置做了一系列测试,验证了其在实时性、高速性、互操作性、可靠性等方面的要求,具有一定的工程实用价值。
关键词:智能变电站、IEC 61850-9-2、过程总线、合并单元、以太网
Abstract
With the development of the smart substation toward a miniaturization, intelligent, high reliability direction, the performance of the merging unit (MU) which the substation automation system demands has to be better. The MU based on IEC 60044-7/municates inefficiently. The MU adopted of unidirectional multidrop point to point link based on IEC 61850-9-1 has a munication efficiency but the data between different MUs can’t be shared. The advantage of the electronic transformers were not be really used. IEC 61850-9-2 which could configure the sampled rate and the number of the sampled channels according to the situation is flexible and adaptable. The sampled values are transmitted in multicast VLAN way. The MU based on process bus can realize the share of the data in process layer, which broke through the limitations of the bays.
First