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数字化保护动模测试系统研究与开发

作　者: 马凯
导　师: 高厚磊
学　校: 山东大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: IEC 61850 数字化变电站数字化保护装置保护测试动态模拟系统
分类号: TM774
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 140次
引　用: 2次
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内容摘要

随着IEC 61850标准的实施和电子式互感器、智能断路器等新设备的推广,变电站正在进入“数字化时代”。这些新技术的应用给变电站自动化系统带来了重大变革,也给站内继电保护装置的检测带来了新的挑战。基于IEC 61850标准的保护装置(本文称为“数字化保护”)可以直接利用电子式互感器采集的数字化电流、电压信息,并且通过数字命令控制智能断路器,其硬件结构和信息处理方式均与传统的模拟输入式保护有很大的差异,传统的保护测试方法也将不再适用。因此深入研究数字化保护的测试方法,制订数字化保护的测试标准,有着十分重要的现实意义和应用价值。文章首先介绍了数字化变电站的相关应用技术,包括:电子式互感器、合并单元、智能断路器的工作原理和工程应用;IEC 61850标准的基本内容和技术特点;数字化变电站的网络结构和数据传输格式;数字化保护装置的实现原理和接口技术。同时讨论了数字化保护装置的测试要求,以及与传统保护测试的区别。在此基础上,本文提出了基于电子式互感器的数字化保护动态模拟测试方案。该方案通过对传统的动模测试系统进行升级改造,在保留其原有电磁式互感器的基础上,配置了电子式互感器和合并单元,将数字量电气信息提供给被测数字化保护装置;与此同时,采用光纤以太网将保护装置发出的跳合闸GOOSE信息提供给智能开关单元、数字录波器等设备,实现了对数字化保护装置的全面测试。随后论文分析了智能电子设备的互操作测试要求和方法,讨论了数字化保护的测试框架,即分为通用测试和功能、性能测试两部分。参照现有的保护测试方法,制订了基于数字化动模测试平台的数字化变压器保护、线路保护和母线保护的详细测试方案。最后,借助新开发的数字化保护动模测试平台,并依照制订的保护测试方案,完成了某实际数字化变压器保护装置的动模测试。试验结果表明,该动模测试平台能够提供数字化保护所需要的二次特征量和测试环境,试验方案也能较全面地考察保护装置的功能、性能,达到了课题的预期目标。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
第一章绪论  10-15
  1.1 引言  10
  1.2 课题的背景和意义  10-11
  1.3 课题的研究现状  11-13
  1.4 论文的主要工作和章节安排  13-15
第二章数字化变电站技术介绍  15-33
  2.1 变电站自动化技术  15
  2.2 数字化变电站智能一次设备  15-22
    2.2.1 电子式互感器  15-18
    2.2.2 合并单元  18-20
    2.2.3 智能断路器装置  20
    2.2.4 工程应用中的问题  20-22
  2.3 IEC 61850标准  22-25
    2.3.1 IEC 61850的基本内容  22-24
    2.3.2 IEC 61850的核心技术和特点  24-25
  2.4 数字化变电站  25-33
    2.4.1 数字化变电站概述  25-26
    2.4.2 过程总线技术  26-31
    2.4.3 数字化变电站组网模式  31-33
第三章数字化保护动模测试系统的搭建  33-46
  3.1 符合IEC 61850标准的数字化保护  33-36
    3.1.1 数字化保护接口要求  33-34
    3.1.2 数字化继电保护装置的硬件框图  34-35
    3.1.3 数字化继电保护装置的软件流程  35-36
    3.1.4 数字化保护的优势  36
  3.2 数字化保护装置的测试要求  36-37
  3.3 传统动模测试系统的升级方案选择  37-38
    3.3.1 传统动模测试系统  37
    3.3.2 传统动模测试系统升级方案  37-38
  3.4 数字化动模测试系统实施方案  38-44
    3.4.1 系统的整体构成  39-40
    3.4.2 系统的技术特征  40
    3.4.3 系统的组成设备  40-44
  3.5 数字化动模测试系统实物图  44-46
第四章数字化保护测试方案  46-66
  4.1 数字化变电站IED的互操作测试  46-52
    4.1.1 变电站互操作的解析  46-47
    4.1.2 智能电子设备的一致性测试  47-50
    4.1.3 智能设备的应用测试  50-52
  4.2 数字化保护的测试框架  52-56
    4.2.1 数字化保护的通用检测  53-54
    4.2.2 数字化保护的功能、性能测试框架  54-56
  4.3 数字化保护测试方案  56-63
    4.3.1 变压器保护装置测试  57-60
    4.3.2 线路保护装置测试  60-62
    4.3.3 母线保护装置测试  62-63
    4.3.4 保护测试中需要说明的问题  63
  4.4 数字化保护动作时间分析  63-66
    4.4.1 数字化保护的实时性问题分析  63-64
    4.4.2 数字化保护的实时性改进方法  64-65
    4.4.3 数字化保护的动作时间测试  65-66
第五章数字化保护装置动模试验结果及分析  66-74
  5.1 测试系统所实现的功能  66
  5.2 保护试验的前期准备工作  66-68
    5.2.1 动模测试系统的稳态性能检验  66-67
    5.2.2 动模测试系统的暂态性能测试  67-68
  5.3 数字化保护验证性试验步骤和记录  68-71
    5.3.1 数字化变压器保护试验方案  68-69
    5.3.2 数字化变压器保护试验内容  69
    5.3.3 试验结果  69-71
  5.4 动模测试结果分析  71-74
第六章总结  74-76
参考文献  76-81
致谢  81-82
攻读学位期间发表的学术论文  82-83
攻读学位期间参加的科研工作  83-84
学位论文评阅及答辩情况表  84

数字化保护动模测试系统研究与开发

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