基于iec61850协议的交流数字源研制

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1、学校代码10406分类号TM933密级学号120085208030题目基于IEC61850协议的交流数字源研制作者张李欣学科、专业电子与通信工程指导教师陈琼副教授申请学位日期2015.6学校代码：10406分类号：TM933学号：120085208030南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）基于IEC61850协议的交流数字源研制硕士研究生：张李欣导师：陈琼副教授申请学位级别：硕士学科、专业：电子与通信工程所在单位：南昌航空大学答辩日期：2015.06授予学位单位：南昌航空大学TheDeve

2、lopmentofAlternatingDigitalSourceBasedonProtocolIEC61850ADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnElectronicsandCommunicationEngineeringbyZhanglixinUndertheSupervisionofProf.ChenqiongSchoolofInformationEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang

3、,ChinaJune,2015摘要智能电网是电网现代化的发展趋势，其中变电站作为智能电网重要的一环，正经历着由传统变电站向智能变电站的转变。由于智能变电站的要求所需，电子式互感器以及合并单元得到广泛应用，合并单元的主要功能是根据一次侧所采集得到的信号，按照二次接入设备的需求输出报文。在合并单元的组成部分中，数字源是其中关键的一环，数字继电保护装置、数字电能表等装置利用数字量对电网运行状态进行分析监控与保护，而数字源的作用便是提供相应数字量。本课题设计了基于IEC61850协议的交流数字源，发送报

4、文遵从IEC61850-9-2协议。本数字源既可设置为模拟型数字源，用于发出与所设定的波形参数相吻合的报文，也可设置为采样型数字源，用于发出经采样所得波形的报文，同时进行溯源。为了验证采样型数字源发出报文的正确性,本系统使用了非同步采样法并结合基于4项5阶Nuttall窗的加窗插值算法对采样型数字源的输入信号进行测量，幅值测量精度可达0.05%。为满足系统实时性、准确性的要求，本课题采用了两块基于Cortex-M4内核的处理器STM32F407ZGT6为核心，分别实现控制计算和报文发送的功能。为

5、了实现高精度的测量，设计中采用了高速、高精度的模数转换芯片ADS8556来进行采样并采用高稳定度的数字温补晶振来保证采样率，同时采用了磁隔离来减少信号间的干扰。为了实现两片处理器之间的通信，本设计采用了型号为CY7C025的双口RAM来进行数据交换。由于处理器的网络部分片上外设不包含PHY控制器，本设计采用了型号为DP83848CVV的PHY控制器以实现网络通信，从而实现遵从IEC61850-9-2协议的采样值数据包发送。本文首先对课题研究的背景意义进行了介绍，阐述了数字源整体的实现过程。其次对

6、采样型数字源部分所使用到的采样方法以及加窗插值算法进行介绍。再次介绍了IEC61850-9-2报文内容。接着在硬件部分结合电路原理图对系统的硬件部分分块进行分析说明，在系统的软件部分通过程序流程图对程序整体进行说明，并对重点模块的实现进行介绍。最终通过上位机软件以及本系统测量值验证输出报文的正确性，并对系统不足之处进行了分析,提出了完善措施。关键词：交流数字源，IEC61850，非同步采样，Cortex-M4IAbstractSmartgridisthetrendofgridmodernizat

7、ion.Asanimportantpartofsmartgrid,substationisexperiencingthetransitionfromtraditionalsubstationtointelligentsubstation.Duetotherequirementofsmartsubstation,electronictransformersandmergingunitsarewidelyused.Thefunctionofmergingunitisaccordingtothesig

8、nalcollectedbytheprimaryside,tooutputthemessagewiththedemandofthesecondaryaccessingdevices.Inallpartsofmergingunit,digitalsourceplaysansignificantrole.Asdeviceslikedigitalrelayprotectiondeviceanddigitalelectricenergymeteranalyseandmonitortheoperation