基于iec61850的嵌入式合并单元分析based on the analysis of iec61850 embedded merge cells.docx

独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到,本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名: 日期: 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本论文属于
保密□,在 年解密后适用本授权书。
不保密□。
(请在以上方框内打“√”)
学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年 月 日 日期: 年 月 日
1 绪论
本论文的研究背景及意义
研究背景随着智能化电气的不断发展,特别是电子式互感器、智能化开关等机电一体化
设备的出现,变电站自动化技术的应用已取得了显著的效果。数字化变电站是变电站自动化发展的下一个阶段。
数字化变电站建立在 IEC 61850 通信规约基础上,对信息的采集、传输、处理等过程完全实现数字化,以实现运行管理自动化、设备智能化、通信网络化等。
与传统变电站相比,数字化变电站具有以下优势:测量精度和传输的可靠性提高,避免电缆带来的电磁兼容以及两点接地等问题,能够实现变电站内智能电气设备间的互操作问题,实现了信息共享,提高了自动化运行和管理水平。
数字化变电站要求互感器采用数字量的输出,传统的电磁式互感器很难满足其要求,而且,传统的电磁式互感器还存在着一系列缺陷,如磁饱和、动态范围小、铁磁谐振、暂态性差等,使得其越来越不适应电力系统发展的要求。
电子式互感器采用了先进的光传感技术、电子技术与光通信技术,具有一系列的优势,如优良的绝缘性能、优秀的测量能力、不存在磁饱和与铁磁谐振、体积小、重量轻等,很好地解决了传统电磁式互感器所存在的问题。正因如此,国内外在电子式互感器方面投入了大量的人力物力,取得了一系列丰硕成果,多个产品进入实用化阶段[1]。
电子式电流、电压互感器的研究发展迅速,尤其是基于 Rogowski 线圈的电子式电流互感器已进入产品实用化阶段。对于电子式互感器在变电站自动化系统中的推广应用, 面临的首要问题是要解决好互感器所在的过程层与间隔层二次设备之间的接口与通信。
为解决这个问题,国际电工委员会先后制定IEC60044-7/8和IEC61850-9等协议标准,提出并深化了合并单元的概念。合并单元的定义首先出现在IEC60044-8中,是针对数字化输出的电子式互感器而提出的,其主要功能是同步采集多路(最多12路)
电子式互感器输出信号,并按照一定的格式汇总输出给二次保护测控设备。随后出
现的 IEC61850-9-1 深化了合并单元的概念,并将其作为一个逻辑设备融入到 IEC61850的整个体系中,完成采样值传输模型中的发布功能,并增加了状态指示数据集的内容。IEC61850-9-2比IEC61850-9-1更加完备与灵活,它不仅要求实现采样值数据的发送,还要求能够接收相关属性的修改命令[2-5]。
研究意义
IEC61850变电站通信网络和系统国际标准至2004年全部出版,它的扩展及应用得到了很大的发展,基于IEC61850-9-1和IEC61850-9-2过程层采样数据传输的数字化变电站自动化系统,在国内外也正在进行广泛的推广。IEC61850是关于变电站自动化系统的第一个完整的通信标准体系,其主要目的为实现各智能电子设备(IED) 之间的互操作性,是一个开放的、面向未来的通信协议体系结构。IEC61850将变电站系统(SAS)从逻辑上分为变电站层、间隔层以及过程层三层,并且定义了各层之间的通讯接口。其中,过程层与间隔层之间采用基于交互式以太网的串行网络进行通信,取代传统的并行电缆,这种通信方式称为过程总线通信。合并单元作为实现过程总线通信的重要设备,对于IEC61850的研究与应用有着重要的意义[6]。
IEC61850 标准强调未来变电站自动化系统的开放性、互操作性以及技术发展和功能应用的可扩展性, 强调设备数据模型标准、完整、规范,可实现间隔层设备和站级设备对过程层信息的共享。合并单元是过程层的核心设备,它是实现基于 IEC61850 标准的数字化变电站的基础。合并单元针对电子式电压/ 电流互感器
(ECT/EVT)而提出, 解决了过程层与间隔层之间的数字化接口问题。IEC61850 为合并单元采样值传输服务定义了两种不同的映射方法, 即 IEC618