基于IEC61850的無源電子式電流互感器后級自動化系統(tǒng)的研究及設計.pdf

1、變電站自動化系統(tǒng)(SAS)一直是近幾年電力系統(tǒng)的熱門研究課題，包括各大公司，高校以及研究院等都在積極探索、研究其內部設備間的自動化通信體系。隨著IEC61850（變電站自動化系統(tǒng)通信標準）的發(fā)布及逐步完善，變電站自動化系統(tǒng)對其內部設備提出了在新標準下更小型化、數(shù)字化、智能化、通信規(guī)范化的要求，也提出了新型數(shù)字變電站的概念。而電流互感器(CT)及其接口技術作為變電站中不可或缺的基本單位，也必將面臨著變革。
　　 在變電站自動化系統(tǒng)

2、中，完整的電流互感器系統(tǒng)不僅包含電流測量傳感頭，也包括了其后級自動化系統(tǒng)及輸出接口。隨著電壓等級的提高，電網(wǎng)的日益復雜以及新型標準的提出，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器已經(jīng)難以滿足電力系統(tǒng)高速自動化的發(fā)展。在這個背景和新技術的推動下，新型電子式電流互感器(ECT)應運而生，而IEC61850也對電子式互感器的輸出接口做出了規(guī)范。所以，新的高性能電子式電流互感器及其基于IEC61850的后級自動化系統(tǒng)的研制就成為電力系統(tǒng)自動化進程中的關鍵。因此，

3、本文所做的基于IEC61850的無源電子式電流互感器后級自動化系統(tǒng)的研究及設計就具備重大的現(xiàn)實性和實用性。
　　 新型電子式電流互感器主要分為有源型和無源型(無源型也可稱為OCT)。由于有源型性能較為穩(wěn)定，因此其信號處理系統(tǒng)和接口技術比較完善，目前已占據(jù)一定市場份額。而無源型由于傳感頭材料穩(wěn)定性的問題難以解決，一直處于研發(fā)、設計的實驗性階段。但是無源型具備了高壓側無需供能等有源型所不具備的一些優(yōu)點，在傳感頭技術難題得到解決后必會

4、迅猛發(fā)展。
　　 本文所做的研究采用了由上海舜字海逸光電技術有限公司自主研發(fā)的無源電子式電流互感器傳感頭，傳感頭的特殊結構使之穩(wěn)定性較強，在被測電流的額定電流為400A時具備0.1級精度，達到了實際應用、投產(chǎn)的要求。本文的主要研究內容首先是對無源傳感頭理論模型進行分析，對公司提供的第一版后級信號處理電路進行大量的數(shù)據(jù)測量和分析，提出其問題所在，然后在兼顧系統(tǒng)性能以及經(jīng)濟性的情況下，重新設計一套自適應的信號處理系統(tǒng)，使系統(tǒng)精度從3

5、級達到0.2級；其次，論文根據(jù)對IEC61850標準理論通信模型的深入研究，為前級信號處理系統(tǒng)設計了符合IEC61850接口規(guī)范的通用型無源電子式電流傳感頭的信號整合輸出單元--合并器。
　　 本文所設計的前級信號處理系統(tǒng)和后級合并器分別使用嵌入式領域基于ARM7TDMI內核以及DSP內核的處理器芯片。本系統(tǒng)的硬件構架采用嵌入式模塊化設計思想，不僅能夠完成本系統(tǒng)傳感頭信號的自適應測量，也具備很強的通用性。軟件構架采用前后臺結合操

6、作系統(tǒng)任務調度的方式，移植了嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS，并且進行較大的修改，使之更精簡、實時性更強，更適用于工業(yè)高實時領域。本文設計和編寫了前后級系統(tǒng)的所有軟件。
　　 作者作為項目的主要軟、硬件設計人員，參與了前期樣機的設計、開發(fā)。論文內容是樣機前期研制時，作者所做設計以及工作，可以為無源互感器系統(tǒng)設計提供參考，也可為工業(yè)嵌入式實時軟、硬件系統(tǒng)設計提供參考，論文內容具備一定的理論意義和實用價值。
　　 傳感頭制造技術