适用于数字化变电站的超导电缆在线监测与管理系统的研究

摘要

高温超导电缆与传统电缆相比具有传输容量大、损耗小、无污染等显著优点。随着高温超导材料和低温制冷技术的迅速发展,高温超导电缆已逐步由工业试运行向商业化应用方向推进,并成为21世纪最具发展潜力的新型输电技术。高温超导电缆在线监测与管理系统是保证高温超导电缆运行安全的重要一环。本文结合数字化变电站二次系统的技术特点和应用要求,重点围绕适用于数字化变电站的高温超导电缆在线监测与管理系统开展研究工作。
　　与传统变电站相比,数字化变电站监测系统的构建模式和实现技术均发生了显著变化。论文根据超导电缆的结构和运行特点,详细分析了在线监测与管理系统的功能需求,并结合数字化变电站的技术要求,对过程层、间隔层和站控层的信息流进行了分析和归纳,在此基础上,完成了在线监测与管理系统整体架构的设计。
　　数字化变电站二次系统的开发需符合IEC61850的标准规范。由于高温超导电缆结构复杂,且配置有制冷辅助系统,其运行状态的在线检测量大,并涉及温度、压力、流量等诸多非电气量参数。论文在对IEC61850标准进行研究分析的基础上,提出了基于SCL的超导电缆线监测与管理系统的统一建模方法,并以超导电缆测控装置为例,给出了遵循IEC61850标准的建模过程和各分层信息模型。
　　由于符合数字化变电站标准的底层软件程序开发工作量大,为了提高研发效率和质量,超导电缆在线监测与管理系统采用基于现有成熟平台进行二次开发的研发模式。站控层监控系统以现有成熟的数字化变电站监控平台为基础,根据超导电缆应用要求进行二次开发。论文在对监控系统软件需求进行分析的基础上,完成了各监控界面和功能模块软件的设计。在测控单元开发方面,根据现有硬件平台的特点和超导电缆在线检测的功能要求,进行了应用程序的设计和开发。文中介绍了测控装置的程序流程和所采用的基本算法。
　　高温超导电缆在线监测与管理系统开发完成后,进行了全面的单装置及系统测试,论文介绍了测试的主要内容和试验结果。测试情况表明,系统功能齐全,硬件运行可靠,各项指标均达到设计要求。
　　论文最后对全文进行了总结,并对下一步的研究工作进行了展望。

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1 绪论

1.1研究意义与背景

1.2 国内外研究现状

1.3论文主要工作与章节安排

2高温超导电缆在线监测与管理系统基本结构及信息流分析

2.1 超导电缆在线监测与管理系统基本结构

2.2 超导电缆在线监测与管理系统信息流分析

2.3 本章小结

3基于SCL在线监测与管理系统的建模研究

3.1 IEC 61850基本特点分析

3.2 基于SCL的系统建模描述

3.3 高温超导测控装置建模分析

3.4 本章小结

4超导监控系统的设计和开发

4.1 监控系统平台

4.2 超导电缆监控系统界面设计

4.3 本章小结

5 超导测控装置设计与开发

5.1 测控装置硬件平台

5.2 测控装置程序框架概述

5.3 测控装置软件的基本算法

5.4 本章小结

6在线监测与管理系统的测试

6.1 与保护装置间的通信调试

6.2 与测控装置间的通信调试

6.3 样机系统调试

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间的科研工作