数字化继电保护装置自动测试系统的研究及应用

摘要

IEC（International Electrotechnical Commission）61850标准的发布和实施，推动着继电保护设备向数字化的方向发展，对于数字化继电保护设备的测试，业界已经有一些比较成熟的实现模式，但是从可扩展性、测试自动化程度、建设成本等方面综合来看还有需要改进的空间。本文设计了一套自动化的测试系统，由计算机端控制软件和信号发生器组成，本文主要研究信号发生器的两个需要解决的关键技术问题：输出高精度的采样值数据报文以及多台信号发生器之间的高精度同步。
　　为了满足对继电保护装置的测试要求，测试系统的采样值输出精度要求小于±0.05％。论文分析比较了常用的两种正弦sin函数计算方法的不足，结合两种方法各自的优点，并利用sin函数的对称性和周期性，提出了一种改进的方法，根据测试系统设置的采样点数使用泰勒级数展开法计算采样点数据，解决查表法精度固定以及归整化处理会引入误差的问题，通过计算前1/4周期的值并填入构建的动态数组中进行查表，可以极大地减少泰勒级数展开法的计算量，并且能够解决泰勒级数展开法在π附近误差比较大的问题，即采用此改进方案可以在极大地减少计算量的同时满足系统设计精度的要求。通过在目标系统上进行测试，验证了其精度可以满足设计要求。
　　IEC61850标准中要求电子式互感器的同步精度小于±1μs，对于本测试系统也是同样的要求。论文分析比较了电力系统中常用的几种同步方式的优缺点，选择了秒脉冲同步方式，针对秒脉冲方式同步精度只能够达到微秒级的问题进行了改进，利用信号发生器晶振随机误差比较小的特点，对全球定位系统（Global Positioning System，GPS）校时装置输出的秒脉冲信号进行计数并按照一定的周期求平均值，通过误差分析对求平均值的方式进行改进，极大地减小了GPS校时装置输出秒脉冲信号的随机误差，通过持续进行上述计算，消除了晶振由于老化和环境温度变化所引入的误差。通过在目标系统上进行测试，验证了多机之间的同步精度满足设计要求。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外研究现状及分析

1.3本文的主要研究内容

第2章 高精度采样值数据的实现方案

2.1报文数据发送原理概述

2.2泰勒级数展开

2.3查表法

2.4改进方案

2.5本章小结

第3章 高精度多机同步方案的实现

3.1 多机时钟同步方式的基本原理

3.2秒脉冲误差的分析

3.3秒脉冲误差改进方案

3.4本章小结

第4章 系统测试与应用

4.1 采样值输出精度测试

4.2多机同步精度测试

4.3系统应用

4.4本章小结

结论

参考文献

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致谢

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