PMU动态性能检测装置的研制

发布时间：2017-09-21 03:01

  本文关键词：PMU动态性能检测装置的研制

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【摘要】：我国互联电网的规模正在逐步扩大,全国电网的互联给电力系统的安全、稳定、可靠运行带来巨大挑战。广域电网实时动态监测系统(WAMS)以同步相量测量装置(PMU)为基本单元,对全网各关键点运行状态进行全面而准确的实时监测,为整个互联电网的安全稳定运行提供了重要保障。PMU采集数据的质量直接影响到广域监测主站系统分析控制结果的准确性及有效性,因此PMU装置在入网后必须对其进行定期检测,以确保其性能良好,能继续有效可靠的完成监测工作。本课题研制的PMU动态性能检测装置在上位机软件操作下可以实现对PMU装置包括谐波影响、幅度调制、频率调制、低频振荡分析以及阶跃响应等在内的动态性能全面而有效的检测。检测装置采用了双DSP架构设计,其中DSP1负责完成包括网络通信、接收GPS报文以及主控作用在内的工作,DSP2则用于产生包括余弦波形、谐波波形、调幅波形、调频波形以及仿真波形在内的信号。整个检测装置由通信控制模块、波形产生模块、GPS接收机模块、高速功放模块、采集模块和过载保护模块组成。通信控制模块采用以太网控制器CS8900A实现网络通信,接收上位机下发的各种指令和参数;通过串口接收GPS报文获取时间信息;使用双口RAM完成双DSP间的数据交互。波形产生模块使用GPS秒脉冲(1PPS)作同步信号,利用查表法和波形数学模型取得波形数据,再通过16位数模转换芯片DAC8820实现模拟信号的输出。波形产生模块输出的弱信号经高速功放模块放大后输出。过载保护模块能在输出过载时切断供电以保护功放芯片。本论文首先介绍了本课题的背景和意义,整理了目前国内外关于同步相量测量技术、PMU装置应用以及检测的现状。然后根据国家相关检测规范提出本课题所研制的PMU动态性能检测装置应具备的功能和所要达到的性能指标,并介绍相关功能实现的方法。接着对整个检测装置的硬件设计和软件设计进行详细说明。最后介绍了硬件和软件调试过程,发现和解决各种问题,最终组装调试完成整个检测装置,并对其进行测试,对相关测试结果进行了详细的记录。测试结果表明,所提出的各项功能和指标均已实现并达到要求,所研制的PMU动态性能检测装置具有广阔的市场前景。
【关键词】：PMU动态性能检测装置 DSP 波形仿真 高速功放 过载保护
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM73;TM76
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 课题主要研究内容13
• 1.4 课题结构安排13-14
• 1.5 本章小结14-15
• 第2章 PMU动态性能检测装置功能实现15-23
• 2.1 PMU动态性能检测装置概述15-17
• 2.1.1 检测方法选择15-16
• 2.1.2 检测装置的主要功能和特点16-17
• 2.1.3 检测装置的性能指标17
• 2.2 PMU动态性能检测所需波形实现17-22
• 2.2.1 谐波叠加功能实现17-18
• 2.2.2 调幅和调频波形实现18-20
• 2.2.3 波形仿真功能实现20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 PMU动态性能检测装置的硬件设计23-43
• 3.1 硬件系统整体构架23-24
• 3.2 DSP最小系统设计24-26
• 3.2.1 电源电路设计24
• 3.2.2 时钟电路设计24-25
• 3.2.3 复位电路设计25-26
• 3.2.4 JTAG电路设计26
• 3.3 通信控制模块电路设计26-31
• 3.3.1 GPS接收模块通信接口电路设计26-28
• 3.3.2 以太网通信接口电路设计28-30
• 3.3.3 双口RAM与DSP通信接口电路设计30-31
• 3.4 波形产生模块电路设计31-36
• 3.4.1 D/A转换电路设计32-34
• 3.4.2 信号调理电路设计34-35
• 3.4.3 抗干扰电路设计35-36
• 3.5 高速功放电路设计36-38
• 3.5.1 电压功放电路设计36
• 3.5.2 电流功放电路设计36-38
• 3.6 过载保护电路设计38-41
• 3.6.1 过压检测电路设计39
• 3.6.2 过流检测电路设计39-40
• 3.6.3 逻辑控制电路设计40-41
• 3.7 本章小结41-43
• 第4章 PMU动态性能检测装置的软件设计43-63
• 4.1 软件系统整体构架43-44
• 4.2 DSP软件开发环境介绍44-45
• 4.3 通信控制模块程序设计45-57
• 4.3.1 通信控制模块主程序设计45-46
• 4.3.2 GPS报文串口接收中断程序设计46-49
• 4.3.3 CS8900A以太网控制器驱动子程序设计49-56
• 4.3.4 GPS秒脉冲中断程序设计56-57
• 4.4 波形产生模块程序设计57-62
• 4.4.1 波形产生模块主程序设计58
• 4.4.2 GPS秒脉冲同步中断程序设计58-60
• 4.4.3 定时波形产生中断程序设计60-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 检测装置调试与结果分析63-81
• 5.1 检测装置总体调试63-65
• 5.1.1 硬件调试63-64
• 5.1.2 软件调试64-65
• 5.2 试验结果与误差分析65-80
• 5.2.1 检测装置静态输出性能测试68-71
• 5.2.2 检测装置输出信号与GPS秒脉冲同步性测试71-72
• 5.2.3 检测装置输出突变信号功能测试72-74
• 5.2.4 检测装置输出仿真波形和调幅调频波形测试74-77
• 5.2.5 检测装置模拟输出故障波形测试77-80
• 5.2.6 误差分析80
• 5.3 本章小结80-81
• 第6章 总结与展望81-83
• 6.1 总结81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-85
• 发表论文及参加科研说明85-86
• 致谢86-87
• 附录87-88

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本文编号：891959