基于FPGA的智能变电站娄数据集中器研究与开发

摘要

随着社会经济的发展以及科学技术的日新月异，智能电网方兴未艾。作为智能电网的重要环节，智能变电站受到了业界广泛的关注。数据集中器具有数据汇总、规约转换、数据分配等功能，在智能变电站的通讯中已经得到了大范围的应用，发挥着重要作用。
　　 本文结合具体的工程实际，研究并设计了一种基于FPGA的智能变电站数据集中器，以满足某变电站主变保护装置采样值通讯的需求。首先分析了国网FT3、IEC61850-9-2等智能变电站常用的采样值通讯规约，并根据实际需求，提出了数据集中器的设计方案。其次，对比了几种常见的处理芯片，确定了FPGA、CPU协同工作的模式，以此为基础，给出了硬件平台的设计思路及实现方法，完成了FPGA与CPU的通讯接口，以及FPGA外围电源、时钟、I/O接口硬件电路设计。再次，确定了FPGA通讯接口、时钟管理模块、采样脉冲模块、FT3接受模块的总体划分，并给出了各模块的软件实现方法，完成了FT3采样数据接受、通过插值计算完成重构IEC61850-9-2采样数据的功能。最后，给出了数据集中器的调试过程及结果分析，试验结果验证了方案设计的正确性。
　　 目前，该数据集中器已成功应用在某变电站，可靠、高效地满足了现场应用的需求，得到了电力用户的好评。

目录

声明

摘要

图表清单

1．绪论

1．1 智能电网概述

1．2 智能变电站概述

1．3 数据集中器概述

1．4 论文的主要研究内容

2．数据集中器方案设计

2．1 引言

2．2 智能变电站的采样值通讯规约

2．2．1 国网FT3通讯规约

2．2．2 IEC 61850-9-2通讯规约

2．2．3 两种通讯规约的比较

2．3 数据集中器开发需求及方案设计

2．3．1 应用需求

2．3．2 方案设计

2．4 本章小结

3．数据集中器硬件设计

3．1 引言

3．2 处理芯片的选择

3．2．1 芯片性能分析

3．2．2 芯片选择

3．3 硬件平台设计

3．3．1 工作模式

3．3．2 FPGA及其外围电路

3．3．3 通讯光口

3．4 本章小结

4．数据集中器软件设计

4．1 引言

4．2 通讯接口

4．3 FPGA总体功能

4．3．1 硬件接口映射

4．3．2 功能模块划分

4．4 时钟管理模块

4．4．1 时钟选择

4．4．2 软件实现

4．5 采样脉冲模块

4．6 FT3接收综合管理模块

4．6．1 FT3接收模块

4．6．2 插值模块

4．6．3 接口模块

4．7 二级管模块

4．8 本章小结

5．调试结果及其分析

5．1 引言

5．2 调试平台

5．3 功能调试

5．3．1 链路功能

5．3．2 采样数据

5．3．3 辅助信息

5．4 报文监控

5．5 本章小结

6．总结

致谢

参考文献