基于Linux的广域测量系统相量数据集中器的研发

发布时间：2020-07-15 20:28

【摘要】：随着配电网的快速发展,风电、光伏等分布式能源以及电动汽车接入配电网,对配电网的安全、稳定、经济和可靠性产生大量影响,配电网的稳定监控变得尤为重要,国内外正在积极探索广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)在配电网的应用。但是配电网采样节点数量多、线路之间交叉跨越大、通信方式多样化,对广域测量系统相量数据集中器(Phasor Data Concentrator,PDC)提出了更高的技术要求。因此研发一种适用于配电网的广域测量系统相量数据集中器具有切实意义。对配电网接入层的通信技术进行研究,并且针对通信方式多样化所带来的时延而带来的丢帧问题,在保证数据的可靠性的前提下,以最大可能降低PDC延迟为目的,设计了一种配电网广域测量系统PDC对实时相量数据的时间对齐方法。针对Linux操作系统的实时性局限,研究了基于Xenomai的Linux实时性改造方案,并提出了PDC在改造的Linux实时系统的应用方法。针对配电网PDC的数据通信连接需求、实时传输速率需求、接入量需求以及实时数据处理等需求提出了配电网PDC的模块化设计方案并加以实现。其中采用基于TCP/IP的套接字实现数据传输通道通信,采用基于多线程技术实现通信连接的建立、实时任务的处理以及离线文件的处理,采用了select机制来避免阻塞从而接收大量的PMU数据。最后给出PDC的硬件配置,对PDC测试进行研究,并搭建了实验平台进行验证。实验结果表明文章研发的相量数据集中器具有支持多通信方式接入、实时性高、可靠性强的特点,适用于配电网广域测量系统。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM933.313
【图文】：

视图,前面板,视图,网口

合肥工业大学专业硕士研究生学位论文通信网口 6 个千兆网口对主站通信端口默认 2 个网口对 PMU 通信端口默认 4 个网口对时支持光 IRIGB，对时精度优于 1us。4.1.2 结构设计基于IntelCPU 的 PDC装置采用标准 19 英寸 2U 机箱结构，配置 1CPU 板组件、电源组件、人机接口模块等。人机组件配置指示灯，包括：运行、告警、通信异常等。PDC 装置前面板和背板视图分别如图 4.1 和图 4.2 所示。

视图,背板,视图,前面板

对 PMU 通信端口默认 4 个网口对时支持光 IRIGB，对时精度优于 1us。4.1.2 结构设计基于IntelCPU 的 PDC装置采用标准 19 英寸 2U 机箱结构，配置 1CPU 板组件、电源组件、人机接口模块等。人机组件配置指示灯，包括：运行、告警、通信异常等。PDC 装置前面板和背板视图分别如图 4.1 和图 4.2 所示。图 4.1 PDC 装置前面板视图Fig 4.1 Front panel view of PDC device

运行图,包图,上传

图 4.8 模拟主站运行图Fig 4.8 Diagram of simulation of main station was running 中的数据可知，在 20 台模拟 PMU 上传速率都设置为对模拟 PMU 实施数据帧的聚合组包的方法能够使转发求。实验过程中，采用抓包软件 Wireshark 抓取实时数据传个模拟 PMU 上传给 PDC 的数据包。

【参考文献】