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数字化变电站合并单元软件设计与实现

作　者: 李玲
导　师: 陈德明
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 数字化变电站合并单元电子互感器 FPGA
分类号: TM922.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

合并单元是连接变电站中一次设备和二次设备的重要接口,是数字化变电站的核心部分。随着数字化变电站技术的发展和推广,采用综合自动化系统的牵引变电所也将必然向数字化牵引变电所过渡。本文针对牵引变电所合并单元进行了详细研究和设计,对实现牵引变电所数字化有着重要意义。本文依据IEC60044-8、IEC61850-9-2等标准对合并单元的功能进行分析,考虑高速铁路牵引变电所的实际需求,对牵引变电所合并单元进行配置分析。在此基础上,给出牵引变电所合并单元的整体实现方案,该方案的特点是选用现场可编程门阵列FPGA作为合并单元的硬件核心,充分利用其处理速度快、开发周期短的特点。合并单元总体设计将FPGA程序划分为数据采集模块、数据处理模块和数据发送模块。对数据处理模块中用到的数值积分、重采样和数据同步进行了详细分析,并针对FPGA的特点进行了算法优化设计。论文对数据采集、数据处理、数据发送等模块的功能进行了分析,给出了各个子模块的详细设计方法、流程并具体实现,然后利用Xilinx ISE14.1软件对合并单元各个模块分别进行仿真和测试,试验结果表明本文设计的合并单元的各个子模块都能较好地完成各自的功能,符合IEC61850变电站自动化通信标准的要求。论文为数字化牵引变电所合并单元的设计提供了一种切实可行的实现方案。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-14
  1.1 研究背景及意义  10-12
  1.2 研究现状  12
  1.3 研究内容与安排  12-14
第2章合并单元需求分析与方案设计  14-19
  2.1 电子互感器  14-15
  2.2 牵引变电所配置分析  15-17
  2.3 合并单元整体实现方案  17-18
  2.4 本章小结  18-19
第3章合并单元软件设计  19-33
  3.1 合并单元软件设计方案  19-20
  3.2 数据采集模块设计  20-22
    3.2.1 接收解析模块  20-22
    3.2.2 AD采样控制模块  22
  3.3 数据处理模块设计  22-29
    3.3.1 积分器设计  23-24
    3.3.2 重采样  24-26
    3.3.3 数据同步模块设计  26-29
  3.4 数据发送模块设计  29-31
  3.5 本章小结  31-33
第4章合并单元详细设计与实现  33-49
  4.1 数据采集模块详细设计  33-40
    4.1.1 解码模块设计  33-35
    4.1.2 FT3帧解析  35-36
    4.1.3 CRC模块设计  36-39
    4.1.4 AD控制子模块设计  39-40
  4.2 数据处理模块详细设计  40-44
    4.2.1 积分器详细设计  40-41
    4.2.2 滤波重采样模块详细设计  41-43
    4.2.3 插值同步模块详细设计  43-44
  4.3 数据发送子模块详细设计  44-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章仿真与测试  49-62
  5.1 仿真流程  49-50
  5.2 数据采集模块  50-55
    5.2.1 曼彻斯特解码  50-51
    5.2.2 帧解析  51-52
    5.2.3 CRC校验  52-54
    5.2.4 AD采样控制模块  54-55
  5.3 数据处理模块  55-60
    5.3.1 积分器  55-56
    5.3.2 重采样  56-59
    5.3.3 插值同步  59-60
  5.4 数据发送模块  60-61
  5.5 本章小结  61-62
结论与展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
攻读学位期间发表的论文  67

数字化变电站合并单元软件设计与实现

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