智能变电站在线信息分析装置的研制

摘要

自2010年9月我国首座智能变电站投运以来，经过研究、设计、制造、运行部门持续不断的努力，智能变电站实用化技术已经取得了长足的进步，目前我国已经进入智能变电站推广建设的高峰期。
　　智能变电站和传统变电站的显著区别之一是信息传输数字化和网络化。数字化和网络化信息传输使相关人员能够获得更多电网和变电站二次设备运行状态的信息，为实现变电站“智能化”提供了基础条件。但是由智能变电站信息传输和表达数字化所带来的认知困难等状况目前仍然限制智能变电站调试验收及运行维护等工作中实用技术发展和应用成果提升。《智能变电站辅助系统》课题旨在研究设计一套基于智能变电站描述文件和实时网络报文的智能变电站辅助系统，该系统由软件平台和硬件装置组成，能够为智能变电站验收、运维和检修等工作提供充分的技术支持。本文主要介绍辅助系统的硬件平台即智能变电站在线信息分析装置的设计与实现。
　　论文结合IEC61850标准和智能变电站网络通信技术，设计并研发了一套能在智能变电站现场使用的在线信息分析装置，装置由公共系统服务平台和网络报文处理平台组成，网络报文处理平台是基于 FPGA的高速数字逻辑系统，公共系统服务平台则使用工业计算机搭建。
　　在叙述网络报文处理平台设计的章节中，本文按系统设计和功能设计两部分对论文工作进行组织。论文系统设计部分重点介绍了网络报文处理平台系统架构并根据功能需求从电路板结构、核心控制器选型及辅助电路设计、电源网络设计等三个方面对平台的系统设计工作进行了介绍，为了考察核心控制器辅助电路的必要性和电源网络设计的正确性，论文使用仿真软件对辅助电路和关键电源网络分别进行了仿真分析。论文功能设计部分划分为数据接收模块、数据缓存模块和数据传输链路三个部分：数据接收模块由光纤收发模块、物理层器件和 FPGA共同完成变电站在线信息传输介质转换、报文解码和数据重组功能；数据缓存模块在 FPGA控制下对解析后的报文数据包进行二次过滤并按照功能要求使用 DDR2 SDRAM对部分网络报文进行缓存处理；数据传输链路采用PCI-Express串行总线实现网络报文处理平台和公共系统服务平台之间的数据交换和物理连接功能，PCIE总线各个协议层均使用FPGA的可编程逻辑资源实现。
　　本文所研制的智能变电站在线信息分析装置在许继电气集团完成了在变电站二次系统集成测试的单体功能测试作业，完成了既定的功能测试任务。
　　本文在最后总结了课题所做的工作，并对课题的后续研究作了展望。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要工作安排

第二章 智能变电站通信网络研究与装置系统设计

2.1 智能变电站通信网络基础技术

2.2 智能变电站在线信息类型及特性

2.3 智能变电站在线信息分析装置系统设计

2.4 本章小结

第三章 网络报文处理平台系统设计

3.1 系统总体设计

3.2 系统电路板设计

3.3核心控制器选型及其辅助设计

3.4系统电源设计

3.5 本章小结

第四章 网络报文处理平台功能模块设计

4.1 数据接收模块设计

4.2 数据缓存模块设计

4.3 数据传输链路设计

4.4 本章小结

第五章 装置功能测试与现场应用

5.1 网络报文处理平台功能测试

5.2 在线信息分析装置测试及现场应用

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果