第一篇：技術(shù)報(bào)告_智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)研究20131209_圖講解（定稿）

智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù) 開發(fā)與應(yīng)用 項(xiàng)目技術(shù)總結(jié)報(bào)告

項(xiàng)目完成單位:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院 2013年12月

第一章智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)研究 的背景及意義

1、發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)隨著電力自動(dòng)化的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)智能運(yùn)行和控制是現(xiàn)代電力發(fā)展的方向,隨著配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的鋪開,智能配電設(shè)備在電網(wǎng)逐漸廣泛的使用,但由于智能配網(wǎng)設(shè)備涉及眾多設(shè)備類型種類,生產(chǎn)廠家眾多,技術(shù)力量參差不齊,各智能配網(wǎng)設(shè)備制造廠家在對(duì)通信規(guī)約的理解和開發(fā)及修改上也存在了很大的隨意性,因此容易導(dǎo)致智能配網(wǎng)設(shè)備和配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主站間的互聯(lián)互通問題上矛盾層出不窮。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研看:各配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)和智能配網(wǎng)設(shè)備的互聯(lián)及擴(kuò)容都極大的依賴于設(shè)備制造廠家,每一次智能配網(wǎng)設(shè)備的擴(kuò)容或新建,都必須要求雙方廠家技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)服務(wù),而且,雙方的通信規(guī)約還存在隨意修改的可能,如果配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)已建設(shè)多年并超過廠家義務(wù)服務(wù)時(shí)限,要擴(kuò)容智能配網(wǎng)設(shè)備時(shí),各局不得不承擔(dān)主站廠家拒絕服務(wù)或索取高額服務(wù)費(fèi)用的風(fēng)險(xiǎn)。

為很好的解決配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)和智能配網(wǎng)設(shè)備的互聯(lián)互通問題,實(shí)現(xiàn)已通過測(cè)試的智能配網(wǎng)設(shè)備能方便、快速的接入到配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)中,而不需要雙方技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)測(cè)試,實(shí)現(xiàn)通過了規(guī)約測(cè)試的智能配網(wǎng)設(shè)備型號(hào)能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的鏈接,從而簡(jiǎn)化配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)和智能配網(wǎng)設(shè)備聯(lián)調(diào)過程中通信規(guī)約的調(diào)試過程。

應(yīng)用在不同環(huán)境下的智能配網(wǎng)設(shè)備一般都具有智能開關(guān)的功能,在線路上實(shí)現(xiàn)可控制的分合,如智能柱上開關(guān)應(yīng)用在架空電網(wǎng)中,能快速切除故障自動(dòng)隔離、減少變電站出線開關(guān)跳閘,保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行,縮小停電范圍。

在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí),智能開關(guān)的拒動(dòng)、誤動(dòng)、慢分和三相嚴(yán)重不同期等機(jī)械故障都可能造成惡性事故,甚至可能引起設(shè)備爆炸,給配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定帶來(lái)不利,甚至造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失。大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,開關(guān)事故的80%左右是由機(jī)械事故造成的。因此保證一次開關(guān)穩(wěn)

定準(zhǔn)確的開、合動(dòng)作,對(duì)保障配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重大意義。對(duì)一次開關(guān)的機(jī)械試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試,了解一次開關(guān)的各種參數(shù)是否正常,從而進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和檢修。

2、當(dāng)前國(guó)內(nèi)、外的研究情況

智能配網(wǎng)設(shè)備是近幾年隨著配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的推進(jìn)而快速發(fā)展起來(lái)的,主要應(yīng)用在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)如快速切除故障自動(dòng)隔離、減少變電站出線開關(guān)跳閘,保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行,縮小停電范圍等等功能。是一套綜合了傳統(tǒng)和現(xiàn)代的配網(wǎng)自動(dòng)控制技術(shù)智能設(shè)備,智能配網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)開發(fā)和應(yīng)用將集在線檢測(cè)、信息通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體,形成集測(cè)量、保護(hù)、控制、通訊為一體的先進(jìn)自動(dòng)化檢測(cè)儀器。

目前國(guó)內(nèi)、外對(duì)智能配網(wǎng)設(shè)備專業(yè)性綜合測(cè)試工具較為缺乏,多數(shù)測(cè)試工具主要只能針對(duì)智能配網(wǎng)設(shè)備的開關(guān)機(jī)械特性進(jìn)行測(cè)試如高壓開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試儀,使用繼保測(cè)試儀對(duì)智能配網(wǎng)設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行試驗(yàn),對(duì)通信規(guī)約的檢測(cè)手段僅限于現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試,對(duì)一個(gè)智能配網(wǎng)設(shè)備的自動(dòng)化檢測(cè)需要多種測(cè)試工具配合測(cè)試,測(cè)試手段和方法較為落后,而現(xiàn)今配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)呈現(xiàn)典型的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、管理信息化、時(shí)間準(zhǔn)確統(tǒng)一等特點(diǎn),只有對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行包括通信規(guī)約互聯(lián)互通、機(jī)械性能指標(biāo)測(cè)試、測(cè)量采集精度等參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量,用定量測(cè)試代替常規(guī)的人為定性測(cè)試,才能有效提高配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性。

檢測(cè)工具的完善是細(xì)分行業(yè)產(chǎn)品走向成熟的重要環(huán)節(jié),智能配網(wǎng)設(shè)備也有待于能測(cè)試各項(xiàng)重要性能指標(biāo)的專業(yè)化檢測(cè)工具,就如同繼電保護(hù)測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)品的檢測(cè)一樣,按照ISO9000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行智能柱上開關(guān)設(shè)備的驗(yàn)收維護(hù)將是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

3、項(xiàng)目研究及應(yīng)用的意義

本項(xiàng)目可應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各省市地區(qū)電網(wǎng)公司的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)人員,也可用于配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家的研發(fā)輔助,各自動(dòng)化設(shè)備安裝調(diào)試人員以及電力科研機(jī)構(gòu)等,適用于對(duì)智能配電設(shè)備生產(chǎn)廠家在地區(qū)電網(wǎng)的入網(wǎng)檢測(cè)(自動(dòng)化部分、生產(chǎn)廠家出廠驗(yàn)收測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)測(cè)試等。改善國(guó)內(nèi)智能配電設(shè)備配網(wǎng)自動(dòng)化綜合測(cè)試

工具缺乏的困局。

推進(jìn)智能配電設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的提高,有了一套好的檢測(cè)手段和檢測(cè)規(guī)范,能整體提升智能配電設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量水平的提高,減少智能配電設(shè)備缺陷率;提高智能配電設(shè)備的定檢質(zhì)量,及時(shí)排除事故隱患,從而提高智能配電設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)水平,減少因智能配電設(shè)備故障帶來(lái)的電網(wǎng)事故損失;提高智能配電設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試質(zhì)量,利用準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),有利于進(jìn)行事故后分析,減少事故分析所需的人力、物理和事故分析周期。

降低智能配電設(shè)備維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高其維護(hù)水平。第二章智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù) 研究的主要內(nèi)容

智能配電設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究?jī)?nèi)容是針對(duì)智能配網(wǎng)設(shè)備的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)智能配網(wǎng)設(shè)備的開關(guān)機(jī)械性能測(cè)試;IO性能指標(biāo)測(cè)試、測(cè)量精度指標(biāo)測(cè)試;控制器(FTU傳送到配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)的通信規(guī)約接入性測(cè)試。

1、智能配網(wǎng)設(shè)備開關(guān)機(jī)械性能測(cè)試

當(dāng)電氣設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí),智能配網(wǎng)設(shè)備的開關(guān)能實(shí)現(xiàn)如快速切除故障自動(dòng)隔離、減少變電站出線開關(guān)跳閘等功能,保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行,縮小停電范圍。在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí),開關(guān)的拒動(dòng)、誤動(dòng)、慢分和三相嚴(yán)重不同期等機(jī)械故障都可能造成惡性事故,甚至可能引起設(shè)備爆炸,給配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定帶來(lái)不利,甚至造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失。大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,開關(guān)事故的80%左右是由機(jī)械事故造成的。因此保證一次開關(guān)穩(wěn)定準(zhǔn)確的開、合動(dòng)作,對(duì)保障配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重大意義。對(duì)一次開關(guān)的機(jī)械試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試,了解一次開關(guān)的各種參數(shù)是否正常,從而進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和檢修。

智能開關(guān)的機(jī)械性能測(cè)試包括機(jī)械特性測(cè)試、機(jī)械操作測(cè)試、機(jī)械壽命測(cè)試。

A、機(jī)械特性測(cè)試

一次開關(guān)機(jī)械特性主要測(cè)試開關(guān)的分、合閘速度與時(shí)間特性,速度和時(shí)間特性的測(cè)量是鑒定開關(guān)調(diào)整安裝或質(zhì)量檢修的重要指標(biāo)。

主要測(cè)試:分(合閘時(shí)間、分、合閘同期性、分—合閘時(shí)間、合—分閘時(shí)間、分(合閘平均速度等參數(shù)。

測(cè)試流程如圖所示:

圖1 開關(guān)測(cè)試流程圖

本項(xiàng)目研究產(chǎn)品向智能開關(guān)發(fā)送分(合閘啟動(dòng)信號(hào),同時(shí)開始計(jì)時(shí)t1, 并對(duì)開關(guān)電信號(hào)同步采集,當(dāng)智能開關(guān)動(dòng)作時(shí),記錄每項(xiàng)動(dòng)作時(shí)的時(shí)間t a、t b、t c;測(cè)試原理圖如圖所示:

圖2 開關(guān)特性測(cè)試原理圖 智能開關(guān)機(jī)械特性參數(shù)計(jì)算如下: 分、合閘時(shí)間:t分(t合= MAX(t a、t b、t c—t1;分、合閘同期性:t同= MAX(t a、t b、t c—MIN(t a、t b、t c;分、合閘平均速度:V分(V合= S / A VG(t a、t b、t c;說(shuō)明: MAX(t a、t b、t c:取三相動(dòng)作時(shí)間的最大值 MIN(t a、t b、t c:取三相動(dòng)作時(shí)間的最小值 A VG(t a、t b、t c:取三相動(dòng)作時(shí)間的平均值

S:行程,開關(guān)技術(shù)條件書上給定參數(shù)或通過長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x量測(cè)值 B、機(jī)械操作測(cè)試

機(jī)械操作測(cè)試的目的是檢測(cè)開關(guān)在規(guī)定操作條件下的操作性能及合閘、分閘和自動(dòng)重合閘操作的可靠性。

分別在30%、65%、100%、120%額定操作電壓下進(jìn)行操作試驗(yàn): 30%額定操作電壓下,開關(guān)不得分、合閘;65%、100%、120%額定操作電壓下,開關(guān)應(yīng)能可靠分、合閘。C、機(jī)械壽命測(cè)試

機(jī)械壽命試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證開關(guān)在規(guī)定的機(jī)械特性及不更換零部件的

條件下,能否承受規(guī)定的分、合閘空載操作次數(shù)的試驗(yàn);同時(shí),考核產(chǎn)品機(jī)械操作的穩(wěn)定性。

設(shè)置分合時(shí)間及分合次數(shù)參數(shù),在壽命測(cè)試功能下可自動(dòng)完成所設(shè)置分、合閘次數(shù)的操作。測(cè)試過程中檢測(cè)是否出現(xiàn)拒分、據(jù)合、誤分、誤合等現(xiàn)象來(lái)判斷開關(guān)的壽命。

2、智能配網(wǎng)設(shè)備的IO性能指標(biāo)測(cè)試、測(cè)量精度測(cè)試

智能配電設(shè)備具有IO數(shù)據(jù)采集、遙測(cè)數(shù)據(jù)采集的功能,這些數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)性將直接影響智能配電設(shè)備的質(zhì)量和運(yùn)行穩(wěn)定,從而影響配電自動(dòng)化系統(tǒng)的安全。本研究課題將實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電設(shè)備的IO性能指標(biāo)(遙信防抖、SOE分辨率、遙信風(fēng)暴、遙控輸出等進(jìn)行檢測(cè)和遙測(cè)(電壓、電流采集精度進(jìn)行檢測(cè)。

A、遙信防抖測(cè)試

輸出一定的脈沖寬度,并比較通過系統(tǒng)產(chǎn)生的遙信變位事件,檢測(cè)被測(cè)智能配網(wǎng)設(shè)備所能識(shí)別的遙信脈沖寬度臨界值,即遙信防抖參數(shù)。

圖3 遙信防抖測(cè)試示意圖 B、SOE分辨率測(cè)試

輸出一定的時(shí)間間隔,并通過通訊規(guī)約接收待測(cè)系統(tǒng)反饋的帶時(shí)標(biāo)SOE 事件,從而檢測(cè)出待測(cè)裝置所能分辨的最小遙信變位時(shí)間間隔,即SOE最小分辨率。

圖4 SOE分辨率測(cè)試示意圖 C、遙測(cè)采集精度測(cè)試

輸出高精度的三相電壓、電流,檢測(cè)待測(cè)系統(tǒng)反饋的電壓、電流值并進(jìn)行比較,計(jì)算出智能配電設(shè)備遙測(cè)采集的精度。

圖5遙測(cè)采樣精度測(cè)試示意圖 D、保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)功能

智能配電設(shè)備一個(gè)很重要的功能就是具有保護(hù)功能,在不同故障情況下自動(dòng)對(duì)開關(guān)進(jìn)行分閘、合閘動(dòng)作。

根據(jù)不同的開關(guān)類型和不同的應(yīng)用,智能柱上開關(guān)的保護(hù)配置不同:智能柱上斷路器配置下面保護(hù)動(dòng)作(或其中部分: ?帶時(shí)限的過流保護(hù) ?速斷保護(hù) ?零序保護(hù)

?重合閘后加速保護(hù)

智能柱上負(fù)荷開關(guān)配置下面保護(hù)動(dòng)作(或其中部分

?有壓延時(shí)合閘動(dòng)作 ?無(wú)壓延時(shí)分閘動(dòng)作

3、智能柱上開關(guān)通信規(guī)約接入性測(cè)試

智能配電設(shè)備通過控制器(FTU可靈活配置多種通信模塊、開關(guān)動(dòng)作、IO數(shù)據(jù)采集后控制器(FTU可采用無(wú)線、載波、光纖等多種通信方式將告警信號(hào)上傳至配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái),縮短運(yùn)行人員的故障查找時(shí)間。

為很好的解決各廠家的智能配電設(shè)備和配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)的互聯(lián)互通問題,實(shí)現(xiàn)已通過測(cè)試的智能配電設(shè)備能方便、快速的接入到配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)中,而不需要雙方技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)測(cè)試,實(shí)現(xiàn)通過了規(guī)約測(cè)試的智能配電設(shè)備型號(hào)能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的鏈接,從而簡(jiǎn)化配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)和智能配電設(shè)備聯(lián)調(diào)過程中通信規(guī)約的調(diào)試過程。

測(cè)試系統(tǒng)具有模擬仿真主站的功能,實(shí)現(xiàn)智能配電設(shè)備的控制器(FTU傳送到配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)的通信規(guī)約的接入性測(cè)試(通信規(guī)約可以根據(jù)要求進(jìn)行定制開發(fā)和修改。規(guī)約接入性測(cè)試過程可以根據(jù)配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)的規(guī)約規(guī)范按需進(jìn)行測(cè)試命令的選擇和配置,實(shí)現(xiàn)測(cè)試任務(wù)步進(jìn)顯示,規(guī)約命令異常及時(shí)報(bào)警處理。

第三章智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)研究平臺(tái)的原理

1、整機(jī)實(shí)現(xiàn)框圖

圖6 智能配電檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)框圖

如圖6所示,為智能配電檢測(cè)裝置的實(shí)現(xiàn)框圖。智能配電設(shè)備主要由兩大部分組成,即一次開關(guān)和自動(dòng)化控制器FTU,而FTU又包括了遙信、遙測(cè)模塊,智能配電檢測(cè)裝置主要完成對(duì)三大主要模塊的檢測(cè)。

智能配電檢測(cè)裝置的高壓特性測(cè)試模塊主要完成一次開關(guān)的分(合閘時(shí)間、分、合閘同期性、分—合閘時(shí)間、合—分閘時(shí)間、分(合閘平均速度等參數(shù)測(cè)試、低電壓試驗(yàn)和開關(guān)壽命的測(cè)試等。

遙信防抖、遙信精度及保護(hù)動(dòng)作測(cè)試模塊主要完成對(duì)FTU的IO及采樣精度測(cè)試,完成IO的防抖測(cè)試、SOE分辨率測(cè)試、遙測(cè)值精度測(cè)試及常見的保護(hù)動(dòng)作測(cè)試。

通信規(guī)約接入性測(cè)試模塊主要完成對(duì)FTU通信規(guī)約的測(cè)試,智能配電檢測(cè)裝置擔(dān)當(dāng)主站的功能,與被測(cè)FTU通信,發(fā)送各種報(bào)文,驗(yàn)證規(guī)約的正確性,并作出評(píng)價(jià)。

2、硬件結(jié)構(gòu)框圖

圖7 智能配電檢測(cè)裝置硬件結(jié)構(gòu)框圖

如圖7所示,為智能配電檢測(cè)裝置的硬件實(shí)現(xiàn)框圖。裝置高度集成,主要由嵌入式控制板、電壓、電流產(chǎn)生模塊、開關(guān)及IO測(cè)試模塊組成,裝置本身體積小,兼容了三大功能,通過外置筆記本經(jīng)以太網(wǎng)口連接裝置并控制輸出。

電壓、電流產(chǎn)生模塊主要產(chǎn)生4路電壓,3路電流,輸出到FTU,完成遙測(cè)量的測(cè)試及保護(hù)動(dòng)作測(cè)試。該模塊選用了開關(guān)電源配合線性功放輸出。

開關(guān)及IO測(cè)試模塊,主要通過IO輸出遙信信號(hào),可用于測(cè)試遙信的防抖及SOE分辨率測(cè)試,采用了高性能的32位浮點(diǎn)處理器,保證了較小間隔的輸出,實(shí)現(xiàn)毫秒以下的精度測(cè)試。該模塊同時(shí)輸出可調(diào)的大電流電壓用于驅(qū)動(dòng)一次開關(guān)分合閘,提供分合閘信號(hào)控制開關(guān)分合操作,提供6斷口信號(hào)采集,支持外部分合閘同步信號(hào)的觸發(fā)。

嵌入式控制板為底層控制的綜合控制板,主要實(shí)現(xiàn)各種接口的電氣連接、數(shù)據(jù)的上送及下傳。對(duì)外提供規(guī)約接收接口及外置筆記本的控制接口。

裝置設(shè)計(jì)為便攜式,無(wú)顯示屏,通過網(wǎng)口外接筆記本電腦,實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面,在筆記本上運(yùn)行操作控制界面,實(shí)現(xiàn)全部的測(cè)試。

3、軟件總體結(jié)構(gòu)框圖

圖8 智能配電檢測(cè)裝置軟件整體結(jié)構(gòu)框圖

圖8所示為智能配電檢測(cè)設(shè)備的整機(jī)軟件結(jié)構(gòu)框圖。由圖可知,軟件主要由界面模塊、規(guī)約分析模塊及控制模塊組成。

A界面模塊

界面模塊主要提供客戶的操作接口具體包含了基本參數(shù)配置、規(guī)約測(cè)試操作、遙信遙測(cè)性能測(cè)試、開關(guān)特性測(cè)試及報(bào)告的查詢和打印功能。

●基本參數(shù)設(shè)置主要完成通訊接口、存儲(chǔ)路徑、權(quán)限等設(shè)置。

●規(guī)約測(cè)試操作提供標(biāo)準(zhǔn)101及104通訊規(guī)約的檢測(cè),測(cè)試采用模擬主站的 方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行規(guī)約要求的各項(xiàng)功能檢測(cè),并提供錯(cuò)誤模擬功能查看設(shè) 備容錯(cuò)性能。并具備報(bào)文記錄,報(bào)文解析,及編輯發(fā)送功能;●遙信遙測(cè)性能測(cè)試主要包括遙信IO防抖,SOE分辨率測(cè)試,遙測(cè)精度 及保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)四部分構(gòu)成;●開關(guān)特性測(cè)試主要實(shí)現(xiàn)一次開關(guān)的常規(guī)試驗(yàn),重合閘試驗(yàn),及低電壓試 驗(yàn)。每項(xiàng)測(cè)試均提供相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定功能;●報(bào)告打印實(shí)現(xiàn)主要提供各種測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果的查詢及打印。B規(guī)約通訊模塊

規(guī)約通訊模塊主要封裝了101及104的通訊規(guī)約接口實(shí)現(xiàn),包括鏈路連接,APDU APCI ASDU等封裝,數(shù)據(jù)的發(fā)送,接收,解析,以及通訊異常時(shí)處理等功能,其中101通過后臺(tái)機(jī)的USB轉(zhuǎn)串口直接連接待測(cè)設(shè)備,104規(guī)約則直接連接連接到測(cè)試儀的控制板上間接和待測(cè)設(shè)備通訊。規(guī)約通訊模塊將采用模擬主站的方式和待測(cè)設(shè)備相連并交互,用來(lái)配合需要和設(shè)備交互數(shù)據(jù)的所有測(cè)試項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)。

C控制模塊

此模塊主要通過和嵌入控制板進(jìn)行交互,實(shí)現(xiàn)和底層開關(guān)測(cè)試模塊及電壓電流產(chǎn)生模塊之間的通訊,來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)設(shè)備對(duì)外的所有模擬及開關(guān)量的輸出控制功能。

第四章智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)研究平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

1、平臺(tái)實(shí)現(xiàn)框圖

圖9 智能配電檢測(cè)裝置硬件實(shí)現(xiàn)框圖

如圖9所示,為智能配電檢測(cè)裝置的實(shí)現(xiàn)框圖。整機(jī)由四部分組成:開關(guān)特性測(cè)試模塊、繼電保護(hù)模塊、IO特性測(cè)試模塊和規(guī)約測(cè)試模塊。

繼電保護(hù)模塊的CPU使用DSP搭配FPGA芯片作為控制處理器,控制線性功放輸出電壓、電流信號(hào),同時(shí)提供了各種傳感器信號(hào)及保護(hù)信號(hào)的反饋接入,防止設(shè)備操作不當(dāng)引起設(shè)備損壞。繼電保護(hù)模塊通過以太網(wǎng)接收控制指令。

IO特性測(cè)試模塊主要完成IO輸出,由DSP處理器IO口控制信號(hào)繼電實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)消抖及SOE分辨率測(cè)試。

開關(guān)特性測(cè)試模塊主要完成智能配電設(shè)備的一次開關(guān)的各項(xiàng)測(cè)試,該模塊使用高性能的32位浮點(diǎn)DSP,通過中斷信號(hào),接收同步信號(hào),實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的準(zhǔn)確計(jì)時(shí),使用光電隔離回路采集一次開關(guān)斷口的狀態(tài),使用16 位精度AD芯片采集距離傳感器和角度傳感器的信號(hào),實(shí)現(xiàn)開關(guān)位移和角度的測(cè)量。同時(shí)該模塊提供開關(guān)分合閘的驅(qū)動(dòng)電壓。

規(guī)約測(cè)試模塊主要包含了規(guī)約測(cè)試和操作控制兩大模塊,運(yùn)行在外置筆記本電腦上,提供了對(duì)設(shè)備操作的人機(jī)界面,對(duì)裝置的控制信息通過以太網(wǎng)口傳輸?shù)皆O(shè)備。同時(shí)完成對(duì)被測(cè)對(duì)象FTU的通信規(guī)約測(cè)試。

2、繼電保護(hù)模塊的實(shí)現(xiàn)

圖10 繼電保護(hù)模塊實(shí)現(xiàn)框圖

如圖10所示,為繼電保護(hù)模塊的試驗(yàn)框圖。使用CPU作為核心,CPU 采用DDS算法,模擬電壓、電流波形,送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊,生成需要的波形,經(jīng)低通濾波及隔離后送入功率放大模塊,進(jìn)行功率放大,輸出大功率的電壓、電流。

CPU同時(shí)對(duì)輸出的電壓電流進(jìn)行采集(可選,檢測(cè)電壓、電流的輸出。由于功率放大模塊發(fā)熱量大,因此在功率放大模塊上添加溫度傳感器,監(jiān)測(cè)功放模塊的溫度,如果超過一個(gè)的范圍,可以通過功放開關(guān),關(guān)閉功放的輸出,起到保護(hù)作用。同時(shí)也可以接入功放模塊自身輸出的一些保護(hù)信號(hào),監(jiān)測(cè)功放的狀態(tài),進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。

CPU需要提供一個(gè)以太網(wǎng)控制接口,接收上位機(jī)的控制信息,并完成做相應(yīng)操作。

3、開關(guān)特性測(cè)試模塊的實(shí)現(xiàn)

圖11 開關(guān)特性測(cè)試實(shí)現(xiàn)框圖

如圖11所示,為開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試模塊的實(shí)現(xiàn)框圖,以DSP 處理器為核心,主要完成數(shù)據(jù)的采集、開入和開出功能。

當(dāng)需要做開關(guān)特性測(cè)試時(shí),DSP 控制輸出分閘或合閘信號(hào),驅(qū)動(dòng)一次開關(guān)的分合閘線圈,其分合閘電源可以由裝置直流電源供給或者使用外部交流電源。

同步檢測(cè)模塊檢測(cè)到分合閘觸發(fā)信號(hào)后(與分合閘控制信號(hào)輸出同時(shí)觸發(fā),產(chǎn)生脈沖,以中斷的形式送給DSP ,DSP 收到中斷信號(hào)后,開始采集斷口的狀態(tài)信號(hào),根據(jù)斷口開閉時(shí)間計(jì)算一次開關(guān)分合閘時(shí)間。

斷口的狀態(tài)作為開關(guān)量的形式輸入,一次開關(guān)的斷口相當(dāng)于一對(duì)硬接點(diǎn),整個(gè)開關(guān)量輸入回路由裝置提供12v 直流電源驅(qū)動(dòng)。

DSP 使用AD 芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器信號(hào)的采集。第五章項(xiàng)目總結(jié) 1 樣機(jī)完成情況

樣機(jī)已組裝完成,目前已對(duì)2套成套智能開關(guān)及4種控制器進(jìn)行測(cè)試,基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。

圖12 測(cè)試儀前視圖

圖13 測(cè)試儀后視圖

圖14 測(cè)試儀面板圖 2配套軟件完成情況

目前智能配電設(shè)備綜合測(cè)試儀的軟件已經(jīng)開發(fā)完畢,正在實(shí)際測(cè)試中不斷完善功能,提高軟件的易用性和穩(wěn)定性。

智能配電設(shè)備綜合測(cè)試儀軟件依據(jù)功能不同,劃分為三大部分,分別是開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試、精度測(cè)量及IO性能測(cè)試和通訊規(guī)約測(cè)試,其測(cè)試內(nèi)容分別如圖

15、圖16和圖17所示。

圖15 開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試功能

開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試包括了三個(gè)子功能,分別是開關(guān)機(jī)械壽命測(cè)試、常規(guī)測(cè)試-重合閘、電壓試驗(yàn)。

圖16 精度測(cè)量及IO性能測(cè)試項(xiàng)

精度測(cè)試及IO性能測(cè)試包括四個(gè)子功能,分別是遙測(cè)采集精度測(cè)試、保護(hù)動(dòng)作測(cè)試、遙信防抖試驗(yàn)和SOE分辨率試驗(yàn)。

圖17 通訊規(guī)約測(cè)試

通訊規(guī)約測(cè)試包括101通訊測(cè)試和104通訊測(cè)試。3綜合測(cè)試情況

目前樣機(jī)及配套軟件已完成了兩次聯(lián)調(diào)測(cè)試,在測(cè)試中堅(jiān)持發(fā)現(xiàn)問題,完善提高的原則,力求提高軟件的易用性和穩(wěn)定性。

已對(duì)兩套智能開關(guān)成套設(shè)備完成了測(cè)試,測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行了修改和完善;已對(duì)4套控制器進(jìn)行了測(cè)試,主要完善了對(duì)不同公司產(chǎn)品通訊101、104規(guī)約的接入的兼容性。

第二篇：技術(shù)報(bào)告_智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)研究20131209

智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)

開發(fā)與應(yīng)用

項(xiàng)目技術(shù)總結(jié)報(bào)告

項(xiàng)目完成單位：廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院

2013年12月 第一章 智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)研究的背景及意義

1、發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)隨著電力自動(dòng)化的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)智能運(yùn)行和控制是現(xiàn)代電力發(fā)展的方向，隨著配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的鋪開，智能配電設(shè)備在電網(wǎng)逐漸廣泛的使用，但由于智能配網(wǎng)設(shè)備涉及眾多設(shè)備類型種類，生產(chǎn)廠家眾多，技術(shù)力量參差不齊，各智能配網(wǎng)設(shè)備制造廠家在對(duì)通信規(guī)約的理解和開發(fā)及修改上也存在了很大的隨意性，因此容易導(dǎo)致智能配網(wǎng)設(shè)備和配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主站間的互聯(lián)互通問題上矛盾層出不窮。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研看：各配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)和智能配網(wǎng)設(shè)備的互聯(lián)及擴(kuò)容都極大的依賴于設(shè)備制造廠家，每一次智能配網(wǎng)設(shè)備的擴(kuò)容或新建，都必須要求雙方廠家技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，而且，雙方的通信規(guī)約還存在隨意修改的可能，如果配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)已建設(shè)多年并超過廠家義務(wù)服務(wù)時(shí)限，要擴(kuò)容智能配網(wǎng)設(shè)備時(shí)，各局不得不承擔(dān)主站廠家拒絕服務(wù)或索取高額服務(wù)費(fèi)用的風(fēng)險(xiǎn)。

為很好的解決配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)和智能配網(wǎng)設(shè)備的互聯(lián)互通問題，實(shí)現(xiàn)已通過測(cè)試的智能配網(wǎng)設(shè)備能方便、快速的接入到配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)中，而不需要雙方技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)通過了規(guī)約測(cè)試的智能配網(wǎng)設(shè)備型號(hào)能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的鏈接，從而簡(jiǎn)化配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)和智能配網(wǎng)設(shè)備聯(lián)調(diào)過程中通信規(guī)約的調(diào)試過程。

應(yīng)用在不同環(huán)境下的智能配網(wǎng)設(shè)備一般都具有智能開關(guān)的功能，在線路上實(shí)現(xiàn)可控制的分合，如智能柱上開關(guān)應(yīng)用在架空電網(wǎng)中，能快速切除故障自動(dòng)隔離、減少變電站出線開關(guān)跳閘，保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，縮小停電范圍。

在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，智能開關(guān)的拒動(dòng)、誤動(dòng)、慢分和三相嚴(yán)重不同期等機(jī)械故障都可能造成惡性事故，甚至可能引起設(shè)備爆炸，給配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定帶來(lái)不利，甚至造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失。大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，開關(guān)事故的80%左右是由機(jī)械事故造成的。因此保證一次開關(guān)穩(wěn) 定準(zhǔn)確的開、合動(dòng)作，對(duì)保障配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重大意義。對(duì)一次開關(guān)的機(jī)械試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，了解一次開關(guān)的各種參數(shù)是否正常，從而進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和檢修。

2、當(dāng)前國(guó)內(nèi)、外的研究情況

智能配網(wǎng)設(shè)備是近幾年隨著配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的推進(jìn)而快速發(fā)展起來(lái)的，主要應(yīng)用在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)如快速切除故障自動(dòng)隔離、減少變電站出線開關(guān)跳閘，保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，縮小停電范圍等等功能。是一套綜合了傳統(tǒng)和現(xiàn)代的配網(wǎng)自動(dòng)控制技術(shù)智能設(shè)備，智能配網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)開發(fā)和應(yīng)用將集在線檢測(cè)、信息通訊和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，形成集測(cè)量、保護(hù)、控制、通訊為一體的先進(jìn)自動(dòng)化檢測(cè)儀器。

目前國(guó)內(nèi)、外對(duì)智能配網(wǎng)設(shè)備專業(yè)性綜合測(cè)試工具較為缺乏，多數(shù)測(cè)試工具主要只能針對(duì)智能配網(wǎng)設(shè)備的開關(guān)機(jī)械特性進(jìn)行測(cè)試如高壓開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試儀，使用繼保測(cè)試儀對(duì)智能配網(wǎng)設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)通信規(guī)約的檢測(cè)手段僅限于現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，對(duì)一個(gè)智能配網(wǎng)設(shè)備的自動(dòng)化檢測(cè)需要多種測(cè)試工具配合測(cè)試，測(cè)試手段和方法較為落后，而現(xiàn)今配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)呈現(xiàn)典型的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、管理信息化、時(shí)間準(zhǔn)確統(tǒng)一等特點(diǎn)，只有對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行包括通信規(guī)約互聯(lián)互通、機(jī)械性能指標(biāo)測(cè)試、測(cè)量采集精度等參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量，用定量測(cè)試代替常規(guī)的人為定性測(cè)試，才能有效提高配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性。

檢測(cè)工具的完善是細(xì)分行業(yè)產(chǎn)品走向成熟的重要環(huán)節(jié)，智能配網(wǎng)設(shè)備也有待于能測(cè)試各項(xiàng)重要性能指標(biāo)的專業(yè)化檢測(cè)工具，就如同繼電保護(hù)測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)品的檢測(cè)一樣，按照ISO9000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行智能柱上開關(guān)設(shè)備的驗(yàn)收維護(hù)將是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

3、項(xiàng)目研究及應(yīng)用的意義

本項(xiàng)目可應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各省市地區(qū)電網(wǎng)公司的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)人員，也可用于配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家的研發(fā)輔助，各自動(dòng)化設(shè)備安裝調(diào)試人員以及電力科研機(jī)構(gòu)等，適用于對(duì)智能配電設(shè)備生產(chǎn)廠家在地區(qū)電網(wǎng)的入網(wǎng)檢測(cè)（自動(dòng)化部分）、生產(chǎn)廠家出廠驗(yàn)收測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)測(cè)試等。改善國(guó)內(nèi)智能配電設(shè)備配網(wǎng)自動(dòng)化綜合測(cè)試 工具缺乏的困局。

推進(jìn)智能配電設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的提高，有了一套好的檢測(cè)手段和檢測(cè)規(guī)范，能整體提升智能配電設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量水平的提高，減少智能配電設(shè)備缺陷率；

提高智能配電設(shè)備的定檢質(zhì)量，及時(shí)排除事故隱患，從而提高智能配電設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)水平，減少因智能配電設(shè)備故障帶來(lái)的電網(wǎng)事故損失；

提高智能配電設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試質(zhì)量，利用準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，有利于進(jìn)行事故后分析，減少事故分析所需的人力、物理和事故分析周期。

降低智能配電設(shè)備維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高其維護(hù)水平。第二章 智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)

研究的主要內(nèi)容

智能配電設(shè)備自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究?jī)?nèi)容是針對(duì)智能配網(wǎng)設(shè)備的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)智能配網(wǎng)設(shè)備的開關(guān)機(jī)械性能測(cè)試；IO性能指標(biāo)測(cè)試、測(cè)量精度指標(biāo)測(cè)試；控制器（FTU）傳送到配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)的通信規(guī)約接入性測(cè)試。

1、智能配網(wǎng)設(shè)備開關(guān)機(jī)械性能測(cè)試

當(dāng)電氣設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，智能配網(wǎng)設(shè)備的開關(guān)能實(shí)現(xiàn)如快速切除故障自動(dòng)隔離、減少變電站出線開關(guān)跳閘等功能，保證無(wú)故障部分正常運(yùn)行，縮小停電范圍。在配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，開關(guān)的拒動(dòng)、誤動(dòng)、慢分和三相嚴(yán)重不同期等機(jī)械故障都可能造成惡性事故，甚至可能引起設(shè)備爆炸，給配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定帶來(lái)不利，甚至造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失。大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，開關(guān)事故的80%左右是由機(jī)械事故造成的。因此保證一次開關(guān)穩(wěn)定準(zhǔn)確的開、合動(dòng)作，對(duì)保障配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重大意義。對(duì)一次開關(guān)的機(jī)械試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，了解一次開關(guān)的各種參數(shù)是否正常，從而進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和檢修。

智能開關(guān)的機(jī)械性能測(cè)試包括機(jī)械特性測(cè)試、機(jī)械操作測(cè)試、機(jī)械壽命測(cè)試。

A)、機(jī)械特性測(cè)試

一次開關(guān)機(jī)械特性主要測(cè)試開關(guān)的分、合閘速度與時(shí)間特性，速度和時(shí)間特性的測(cè)量是鑒定開關(guān)調(diào)整安裝或質(zhì)量檢修的重要指標(biāo)。

主要測(cè)試：分（合）閘時(shí)間、分、合閘同期性、分—合閘時(shí)間、合—分閘時(shí)間、分（合）閘平均速度等參數(shù)。

測(cè)試流程如圖所示：

測(cè)試準(zhǔn)備開關(guān)動(dòng)作（分、合閘操作）信號(hào)采集數(shù)據(jù)處理及分析 圖1 開關(guān)測(cè)試流程圖

本項(xiàng)目研究產(chǎn)品向智能開關(guān)發(fā)送分（合）閘啟動(dòng)信號(hào)，同時(shí)開始計(jì)時(shí)

t1，并對(duì)開關(guān)電信號(hào)同步采集，當(dāng)智能開關(guān)動(dòng)作時(shí)，記錄每項(xiàng)動(dòng)作時(shí)的時(shí)間ta、tb、tc；

測(cè)試原理圖如圖所示：

圖2 開關(guān)特性測(cè)試原理圖

智能開關(guān)機(jī)械特性參數(shù)計(jì)算如下： 分、合閘時(shí)間：t

分（t合）= MAX（ta、tb、tc）—t1；

ttt

ttt分、合閘同期性：t

同 = MAX（a、b、c）—MIN（a、b、c）；

分、合閘平均速度：V分(V合)= S / AVG（ta、tb、tc）； 說(shuō)明：

MAX（ta、tb、tc）：取三相動(dòng)作時(shí)間的最大值 MIN（ta、tb、tc）：取三相動(dòng)作時(shí)間的最小值 AVG（ta、tb、tc）：取三相動(dòng)作時(shí)間的平均值

S：行程，開關(guān)技術(shù)條件書上給定參數(shù)或通過長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x量測(cè)值 B)、機(jī)械操作測(cè)試

機(jī)械操作測(cè)試的目的是檢測(cè)開關(guān)在規(guī)定操作條件下的操作性能及合閘、分閘和自動(dòng)重合閘操作的可靠性。

分別在30%、65%、100%、120%額定操作電壓下進(jìn)行操作試驗(yàn)： 30%額定操作電壓下，開關(guān)不得分、合閘；

65%、100%、120%額定操作電壓下，開關(guān)應(yīng)能可靠分、合閘。C)、機(jī)械壽命測(cè)試

機(jī)械壽命試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證開關(guān)在規(guī)定的機(jī)械特性及不更換零部件的 條件下，能否承受規(guī)定的分、合閘空載操作次數(shù)的試驗(yàn)；同時(shí)，考核產(chǎn)品機(jī)械操作的穩(wěn)定性。

設(shè)置分合時(shí)間及分合次數(shù)參數(shù)，在壽命測(cè)試功能下可自動(dòng)完成所設(shè)置分、合閘次數(shù)的操作。測(cè)試過程中檢測(cè)是否出現(xiàn)拒分、據(jù)合、誤分、誤合等現(xiàn)象來(lái)判斷開關(guān)的壽命。

2、智能配網(wǎng)設(shè)備的IO性能指標(biāo)測(cè)試、測(cè)量精度測(cè)試

智能配電設(shè)備具有IO數(shù)據(jù)采集、遙測(cè)數(shù)據(jù)采集的功能，這些數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)性將直接影響智能配電設(shè)備的質(zhì)量和運(yùn)行穩(wěn)定，從而影響配電自動(dòng)化系統(tǒng)的安全。本研究課題將實(shí)現(xiàn)對(duì)智能配電設(shè)備的IO性能指標(biāo)（遙信防抖、SOE分辨率、遙信風(fēng)暴、遙控輸出等）進(jìn)行檢測(cè)和遙測(cè)（電壓、電流）采集精度進(jìn)行檢測(cè)。A)、遙信防抖測(cè)試

輸出一定的脈沖寬度，并比較通過系統(tǒng)產(chǎn)生的遙信變位事件，檢測(cè)被測(cè)智能配網(wǎng)設(shè)備所能識(shí)別的遙信脈沖寬度臨界值，即遙信防抖參數(shù)。

圖3 遙信防抖測(cè)試示意圖

B)、SOE分辨率測(cè)試

輸出一定的時(shí)間間隔，并通過通訊規(guī)約接收待測(cè)系統(tǒng)反饋的帶時(shí)標(biāo)SOE事件，從而檢測(cè)出待測(cè)裝置所能分辨的最小遙信變位時(shí)間間隔，即SOE最小分辨率。

圖4 SOE分辨率測(cè)試示意圖

C)、遙測(cè)采集精度測(cè)試

輸出高精度的三相電壓、電流，檢測(cè)待測(cè)系統(tǒng)反饋的電壓、電流值并進(jìn)行比較，計(jì)算出智能配電設(shè)備遙測(cè)采集的精度。

圖5遙測(cè)采樣精度測(cè)試示意圖

D)、保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)功能

智能配電設(shè)備一個(gè)很重要的功能就是具有保護(hù)功能，在不同故障情況下自動(dòng)對(duì)開關(guān)進(jìn)行分閘、合閘動(dòng)作。

根據(jù)不同的開關(guān)類型和不同的應(yīng)用，智能柱上開關(guān)的保護(hù)配置不同： 智能柱上斷路器配置下面保護(hù)動(dòng)作（或其中部分）： ? 帶時(shí)限的過流保護(hù) ? 速斷保護(hù) ? 零序保護(hù) ? 重合閘后加速保護(hù) 智能柱上負(fù)荷開關(guān)配置下面保護(hù)動(dòng)作（或其中部分）? 有壓延時(shí)合閘動(dòng)作 ? 無(wú)壓延時(shí)分閘動(dòng)作

3、智能柱上開關(guān)通信規(guī)約接入性測(cè)試

智能配電設(shè)備通過控制器（FTU）可靈活配置多種通信模塊、開關(guān)動(dòng)作、IO數(shù)據(jù)采集后控制器（FTU）可采用無(wú)線、載波、光纖等多種通信方式將告警信號(hào)上傳至配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)，縮短運(yùn)行人員的故障查找時(shí)間。

為很好的解決各廠家的智能配電設(shè)備和配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)的互聯(lián)互通問題，實(shí)現(xiàn)已通過測(cè)試的智能配電設(shè)備能方便、快速的接入到配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)中，而不需要雙方技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)通過了規(guī)約測(cè)試的智能配電設(shè)備型號(hào)能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的鏈接，從而簡(jiǎn)化配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)和智能配電設(shè)備聯(lián)調(diào)過程中通信規(guī)約的調(diào)試過程。

測(cè)試系統(tǒng)具有模擬仿真主站的功能，實(shí)現(xiàn)智能配電設(shè)備的控制器（FTU）傳送到配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)的通信規(guī)約的接入性測(cè)試（通信規(guī)約可以根據(jù)要求進(jìn)行定制開發(fā)和修改）。規(guī)約接入性測(cè)試過程可以根據(jù)配網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控后臺(tái)的規(guī)約規(guī)范按需進(jìn)行測(cè)試命令的選擇和配置，實(shí)現(xiàn)測(cè)試任務(wù)步進(jìn)顯示，規(guī)約命令異常及時(shí)報(bào)警處理。第三章 智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)研究

平臺(tái)的原理

1、整機(jī)實(shí)現(xiàn)框圖

智能配電設(shè)備智能配電設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)裝置一次開關(guān)高壓開關(guān)特性測(cè)試系統(tǒng)總線遙信、遙測(cè)采集模塊FTU通信模塊遙信防抖、遙測(cè)精度及保護(hù)動(dòng)作測(cè)試操作控制終端通信規(guī)約接入性測(cè)試 圖6 智能配電檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)框圖

如圖6所示，為智能配電檢測(cè)裝置的實(shí)現(xiàn)框圖。智能配電設(shè)備主要由兩大部分組成，即一次開關(guān)和自動(dòng)化控制器FTU，而FTU又包括了遙信、遙測(cè)模塊，智能配電檢測(cè)裝置主要完成對(duì)三大主要模塊的檢測(cè)。

智能配電檢測(cè)裝置的高壓特性測(cè)試模塊主要完成一次開關(guān)的分（合）閘時(shí)間、分、合閘同期性、分—合閘時(shí)間、合—分閘時(shí)間、分（合）閘平均速度等參數(shù)測(cè)試、低電壓試驗(yàn)和開關(guān)壽命的測(cè)試等。

遙信防抖、遙信精度及保護(hù)動(dòng)作測(cè)試模塊主要完成對(duì)FTU的IO及采樣精度測(cè)試，完成IO的防抖測(cè)試、SOE分辨率測(cè)試、遙測(cè)值精度測(cè)試及常見的保護(hù)動(dòng)作測(cè)試。

通信規(guī)約接入性測(cè)試模塊主要完成對(duì)FTU通信規(guī)約的測(cè)試，智能配電檢測(cè)裝置擔(dān)當(dāng)主站的功能，與被測(cè)FTU通信，發(fā)送各種報(bào)文，驗(yàn)證規(guī)約的正確性，并作出評(píng)價(jià)。

2、硬件結(jié)構(gòu)框圖

網(wǎng)口嵌入式控制板網(wǎng)口控制接口控制用筆記本規(guī)約接收外觸發(fā)信號(hào)斷口信號(hào)（6路）被測(cè)對(duì)象分合閘控制高壓開關(guān)驅(qū)動(dòng)輸出4路電壓輸出3路電流輸出被測(cè)對(duì)象遙信輸出電壓電流產(chǎn)生模塊開關(guān)及IO測(cè)試模塊

圖7 智能配電檢測(cè)裝置硬件結(jié)構(gòu)框圖

如圖7所示，為智能配電檢測(cè)裝置的硬件實(shí)現(xiàn)框圖。裝置高度集成，主要由嵌入式控制板、電壓、電流產(chǎn)生模塊、開關(guān)及IO測(cè)試模塊組成，裝置本身體積小，兼容了三大功能，通過外置筆記本經(jīng)以太網(wǎng)口連接裝置并控制輸出。

電壓、電流產(chǎn)生模塊主要產(chǎn)生4路電壓，3路電流，輸出到FTU，完成遙測(cè)量的測(cè)試及保護(hù)動(dòng)作測(cè)試。該模塊選用了開關(guān)電源配合線性功放輸出。

開關(guān)及IO測(cè)試模塊，主要通過IO輸出遙信信號(hào)，可用于測(cè)試遙信的防抖及SOE分辨率測(cè)試，采用了高性能的32位浮點(diǎn)處理器，保證了較小間隔的輸出，實(shí)現(xiàn)毫秒以下的精度測(cè)試。該模塊同時(shí)輸出可調(diào)的大電流電壓用于驅(qū)動(dòng)一次開關(guān)分合閘，提供分合閘信號(hào)控制開關(guān)分合操作，提供6斷口信號(hào)采集，支持外部分合閘同步信號(hào)的觸發(fā)。

嵌入式控制板為底層控制的綜合控制板，主要實(shí)現(xiàn)各種接口的電氣連接、數(shù)據(jù)的上送及下傳。對(duì)外提供規(guī)約接收接口及外置筆記本的控制接口。

裝置設(shè)計(jì)為便攜式，無(wú)顯示屏，通過網(wǎng)口外接筆記本電腦，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面，在筆記本上運(yùn)行操作控制界面，實(shí)現(xiàn)全部的測(cè)試。

3、軟件總體結(jié)構(gòu)框圖

配電測(cè)試儀軟件結(jié)構(gòu)界面模塊規(guī)約通訊模塊101規(guī)約101通訊規(guī)約104通訊規(guī)約待測(cè)裝置基本參數(shù)設(shè)置規(guī)約測(cè)試操作遙信遙測(cè)測(cè)試開關(guān)特性試驗(yàn)報(bào)告打印實(shí)現(xiàn)104規(guī)約控制模塊功放控制UI開關(guān)控制配網(wǎng)測(cè)試儀后臺(tái)CPU 圖8 智能配電檢測(cè)裝置軟件整體結(jié)構(gòu)框圖

圖8所示為智能配電檢測(cè)設(shè)備的整機(jī)軟件結(jié)構(gòu)框圖。由圖可知，軟件主要由界面模塊、規(guī)約分析模塊及控制模塊組成。

A)界面模塊

界面模塊主要提供客戶的操作接口 具體包含了基本參數(shù)配置、規(guī)約測(cè)試操作、遙信遙測(cè)性能測(cè)試、開關(guān)特性測(cè)試及報(bào)告的查詢和打印功能。? 基本參數(shù)設(shè)置主要完成通訊接口、存儲(chǔ)路徑、權(quán)限等設(shè)置。

? 規(guī)約測(cè)試操作提供標(biāo)準(zhǔn)101及104通訊規(guī)約的檢測(cè)，測(cè)試采用模擬主站的方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行規(guī)約要求的各項(xiàng)功能檢測(cè)，并提供錯(cuò)誤模擬功能查看設(shè)備容錯(cuò)性能。并具備報(bào)文記錄，報(bào)文解析，及編輯發(fā)送功能； ? 遙信遙測(cè)性能測(cè)試主要包括遙信IO防抖，SOE分辨率測(cè)試，遙測(cè)精度及保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)四部分構(gòu)成； ? 開關(guān)特性測(cè)試主要實(shí)現(xiàn)一次開關(guān)的常規(guī)試驗(yàn),重合閘試驗(yàn)，及低電壓試驗(yàn)。每項(xiàng)測(cè)試均提供相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定功能；

? 報(bào)告打印實(shí)現(xiàn)主要提供各種測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果的查詢及打印。

B)規(guī)約通訊模塊

規(guī)約通訊模塊主要封裝了101及104的通訊規(guī)約接口實(shí)現(xiàn)，包括鏈路連接,APDU APCI ASDU等封裝，數(shù)據(jù)的發(fā)送，接收，解析，以及通訊異常時(shí)處理等功能,其中101通過后臺(tái)機(jī)的USB轉(zhuǎn)串口直接連接待測(cè)設(shè)備，104規(guī)約則直接連接連接到測(cè)試儀的控制板上間接和待測(cè)設(shè)備通訊。規(guī)約通訊模塊將采用模擬主站的方式和待測(cè)設(shè)備相連并交互,用來(lái)配合需要和設(shè)備交互數(shù)據(jù)的所有測(cè)試項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)。C)控制模塊

此模塊主要通過和嵌入控制板進(jìn)行交互,實(shí)現(xiàn)和底層開關(guān)測(cè)試模塊及電壓電流產(chǎn)生模塊之間的通訊，來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)設(shè)備對(duì)外的所有模擬及開關(guān)量的輸出控制功能。第四章 智能配電設(shè)備自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)研究

平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

1、平臺(tái)實(shí)現(xiàn)框圖

規(guī)約測(cè)試模塊繼電保護(hù)模塊AD輸入（8路）溫度傳感器規(guī)約測(cè)試模塊網(wǎng)口操作控制模塊網(wǎng)口Switch網(wǎng)口網(wǎng)口功放保護(hù)信號(hào)輸出電壓、電流功率放大（4U+6I）低通濾波及隔離DA輸出（8路）IOEMIFDSP+FPGADSP內(nèi)外同步時(shí)產(chǎn)生開始計(jì)時(shí)脈沖）中斷IO30v~267v DC 20A 開關(guān)操作電源功放開關(guān)分合閘輸出控制（2路）IO測(cè)試輸出4路開出4路信號(hào)繼電器IO口AD輸入6個(gè)斷口狀態(tài)采集(6路開關(guān)量)IO特性測(cè)試模塊傳感器信號(hào)采集12v 斷口開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源開關(guān)特性測(cè)試模塊

圖9 智能配電檢測(cè)裝置硬件實(shí)現(xiàn)框圖

如圖9所示，為智能配電檢測(cè)裝置的實(shí)現(xiàn)框圖。整機(jī)由四部分組成：開關(guān)特性測(cè)試模塊、繼電保護(hù)模塊、IO特性測(cè)試模塊和規(guī)約測(cè)試模塊。

繼電保護(hù)模塊的CPU使用DSP搭配FPGA芯片作為控制處理器，控制線性功放輸出電壓、電流信號(hào)，同時(shí)提供了各種傳感器信號(hào)及保護(hù)信號(hào)的反饋接入，防止設(shè)備操作不當(dāng)引起設(shè)備損壞。繼電保護(hù)模塊通過以太網(wǎng)接收控制指令。

IO特性測(cè)試模塊主要完成IO輸出，由DSP處理器IO口控制信號(hào)繼電實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)消抖及SOE分辨率測(cè)試。

開關(guān)特性測(cè)試模塊主要完成智能配電設(shè)備的一次開關(guān)的各項(xiàng)測(cè)試，該模塊使用高性能的32位浮點(diǎn)DSP，通過中斷信號(hào)，接收同步信號(hào)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)器的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，使用光電隔離回路采集一次開關(guān)斷口的狀態(tài)，使用16 位精度AD芯片采集距離傳感器和角度傳感器的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)位移和角度的測(cè)量。同時(shí)該模塊提供開關(guān)分合閘的驅(qū)動(dòng)電壓。

規(guī)約測(cè)試模塊主要包含了規(guī)約測(cè)試和操作控制兩大模塊，運(yùn)行在外置筆記本電腦上，提供了對(duì)設(shè)備操作的人機(jī)界面，對(duì)裝置的控制信息通過以太網(wǎng)口傳輸?shù)皆O(shè)備。同時(shí)完成對(duì)被測(cè)對(duì)象FTU的通信規(guī)約測(cè)試。

2、繼電保護(hù)模塊的實(shí)現(xiàn)

DDS算法DA輸出（8路）溫度傳感器低通濾波及隔離功率放大（4U+3I）輸出電壓、電流CPU功放保護(hù)信號(hào)功放開關(guān)AD輸入（8路）以太網(wǎng)接口

圖10 繼電保護(hù)模塊實(shí)現(xiàn)框圖

如圖10所示，為繼電保護(hù)模塊的試驗(yàn)框圖。使用CPU作為核心，CPU采用DDS算法，模擬電壓、電流波形，送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，生成需要的波形，經(jīng)低通濾波及隔離后送入功率放大模塊，進(jìn)行功率放大，輸出大功率的電壓、電流。

CPU同時(shí)對(duì)輸出的電壓電流進(jìn)行采集（可選），檢測(cè)電壓、電流的輸出。由于功率放大模塊發(fā)熱量大，因此在功率放大模塊上添加溫度傳感器，監(jiān)測(cè)功放模塊的溫度，如果超過一個(gè)的范圍，可以通過功放開關(guān)，關(guān)閉功放的輸出，起到保護(hù)作用。同時(shí)也可以接入功放模塊自身輸出的一些保護(hù)信號(hào)，監(jiān)測(cè)功放的狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。

CPU需要提供一個(gè)以太網(wǎng)控制接口，接收上位機(jī)的控制信息，并完成做相應(yīng)操作。

3、開關(guān)特性測(cè)試模塊的實(shí)現(xiàn)

同步檢測(cè)模塊（內(nèi)外同步時(shí)產(chǎn)生開始計(jì)時(shí)脈沖）斷口信號(hào)采集模塊（6個(gè)斷口對(duì)應(yīng)6路開關(guān)量采集）中斷DSP開出信號(hào)開入信號(hào)分合閘控制模塊（檢測(cè)當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)，然后做出分合閘控制信號(hào)輸出）電源模塊2（12v 斷口開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源）傳感器模擬量采集電源模塊1（30v~267v DC 20A 開關(guān)操作電源）

圖11 開關(guān)特性測(cè)試實(shí)現(xiàn)框圖

如圖11所示，為開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試模塊的實(shí)現(xiàn)框圖，以DSP處理器為核心，主要完成數(shù)據(jù)的采集、開入和開出功能。

當(dāng)需要做開關(guān)特性測(cè)試時(shí)，DSP控制輸出分閘或合閘信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一次開關(guān)的分合閘線圈，其分合閘電源可以由裝置直流電源供給或者使用外部交流電源。

同步檢測(cè)模塊檢測(cè)到分合閘觸發(fā)信號(hào)后（與分合閘控制信號(hào)輸出同時(shí)觸發(fā)），產(chǎn)生脈沖，以中斷的形式送給DSP，DSP收到中斷信號(hào)后，開始采集斷口的狀態(tài)信號(hào)，根據(jù)斷口開閉時(shí)間計(jì)算一次開關(guān)分合閘時(shí)間。

斷口的狀態(tài)作為開關(guān)量的形式輸入，一次開關(guān)的斷口相當(dāng)于一對(duì)硬接點(diǎn)，整個(gè)開關(guān)量輸入回路由裝置提供12v直流電源驅(qū)動(dòng)。

DSP使用AD芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器信號(hào)的采集。

第五章 項(xiàng)目總結(jié) 樣機(jī)完成情況

樣機(jī)已組裝完成，目前已對(duì)2套成套智能開關(guān)及4種控制器進(jìn)行測(cè)試，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。

圖12 測(cè)試儀前視圖

圖13 測(cè)試儀后視圖

圖14 測(cè)試儀面板圖

2配套軟件完成情況

目前智能配電設(shè)備綜合測(cè)試儀的軟件已經(jīng)開發(fā)完畢，正在實(shí)際測(cè)試中不斷完善功能，提高軟件的易用性和穩(wěn)定性。

智能配電設(shè)備綜合測(cè)試儀軟件依據(jù)功能不同，劃分為三大部分，分別是開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試、精度測(cè)量及IO性能測(cè)試和通訊規(guī)約測(cè)試，其測(cè)試內(nèi)容分別如圖

15、圖16和圖17所示。

圖15 開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試功能

開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試包括了三個(gè)子功能，分別是開關(guān)機(jī)械壽命測(cè)試、常規(guī)測(cè)試-重合閘、電壓試驗(yàn)。

圖16 精度測(cè)量及IO性能測(cè)試項(xiàng)

精度測(cè)試及IO性能測(cè)試包括四個(gè)子功能，分別是遙測(cè)采集精度測(cè)試、保護(hù)動(dòng)作測(cè)試、遙信防抖試驗(yàn)和SOE分辨率試驗(yàn)。

圖17 通訊規(guī)約測(cè)試

通訊規(guī)約測(cè)試包括101通訊測(cè)試和104通訊測(cè)試。綜合測(cè)試情況

目前樣機(jī)及配套軟件已完成了兩次聯(lián)調(diào)測(cè)試，在測(cè)試中堅(jiān)持發(fā)現(xiàn)問題，完善提高的原則，力求提高軟件的易用性和穩(wěn)定性。

已對(duì)兩套智能開關(guān)成套設(shè)備完成了測(cè)試，測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行了修改 和完善；

已對(duì)4套控制器進(jìn)行了測(cè)試，主要完善了對(duì)不同公司產(chǎn)品通訊101、104規(guī)約的接入的兼容性。

第三篇：XX電業(yè)局配電自動(dòng)化技術(shù)報(bào)告

XX電業(yè)局配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)驗(yàn)收資料匯編

技術(shù)報(bào)告

XX電業(yè)局配網(wǎng)自動(dòng)化工程項(xiàng)目

技術(shù)報(bào)告

XX電業(yè)局 二〇一一年七月

目 錄

一、需求分析...................................................................................................................................1

二、技術(shù)方案的比較和確定...........................................................................................................1

三、系統(tǒng)建設(shè)完成情況...................................................................................................................3

（一）主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)...............................................................................................................3

（二）主站系統(tǒng)功能...............................................................................................................3

1、系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介.....................................................................................................................3

2、SCADA功能..........................................................................................................................4

3、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉δ?............................................................................................................5

4、饋線自動(dòng)化功能.................................................................................................................5

5、豐富的統(tǒng)計(jì)功能.................................................................................................................5

6、配電仿真功能.....................................................................................................................6

（三）系統(tǒng)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)...........................................................................................................6

1、基于IEC標(biāo)準(zhǔn)的信息系統(tǒng)應(yīng)用集成.................................................................................6

2、完備的饋線自動(dòng)化功能.....................................................................................................6

四、配網(wǎng)建設(shè)建議...........................................................................................................................7

（一）管理方面.....................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。

（二）主站系統(tǒng)方面.............................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。XX電業(yè)局配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)驗(yàn)收資料匯編

技術(shù)報(bào)告

XX配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)報(bào)告

一、需求分析

配電網(wǎng)是電力供應(yīng)鏈的末端，是直接面向社會(huì)和廣大客戶的重要能源載體之一，也是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)中的重要基礎(chǔ)和組成部分。配電自動(dòng)化是以一次網(wǎng)架和設(shè)備為基礎(chǔ)，綜合利用多種通信方式，以配電自動(dòng)化系統(tǒng)為核心，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制，并通過與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的信息集成，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的科學(xué)管理。是利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成,構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備在正常運(yùn)行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、用電配電管理的現(xiàn)代化。配電自動(dòng)化是實(shí)施智能化配電網(wǎng)的重要手段，是提高城網(wǎng)供電可靠性的必然需要，是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)。

二、武威配電自動(dòng)化試點(diǎn)工程的建設(shè)必要性

(1)提高供電可靠性的需要。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活的不斷改善，人們對(duì)供電可靠的要求也越來(lái)越高，但目前武威配電網(wǎng)還存在著檢修任務(wù)繁重、人工查詢故障、一點(diǎn)故障全線停電、恢復(fù)供電速度慢的問題，供電可靠性已不能滿足人們的需要。而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化是提高供電可靠性的最有效手段，它不但可以實(shí)現(xiàn)三遙，還可以實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)定位、隔離和對(duì)非故障區(qū)段的恢復(fù)供電，從而減少停電

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范圍，縮短停電時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

(2)提高配電網(wǎng)運(yùn)行管理水平的需要。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及城市立體化、復(fù)合化進(jìn)程的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的電網(wǎng)架構(gòu)、運(yùn)行方式及信息表現(xiàn)方式將難以滿足現(xiàn)代電力發(fā)展的要求。因此，配電網(wǎng)在運(yùn)行、管理、規(guī)劃、設(shè)計(jì)等方面需要更多利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息處理及通信等技術(shù)，將配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)、電網(wǎng)圖形和地理圖形、圖形與數(shù)據(jù)集成在一起，對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、管理和控制，而這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)正是配電自動(dòng)化建設(shè)的首要內(nèi)容。

(3)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)智能調(diào)控的需要。目前在設(shè)備檢修或故障需要轉(zhuǎn)移負(fù)荷時(shí)，我們只采用簡(jiǎn)單的靜態(tài)估算法來(lái)計(jì)算潮流，并以此來(lái)決定負(fù)荷轉(zhuǎn)供方式，這種方法并不科學(xué)，也不能充分利用設(shè)備的容量，所以經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致無(wú)謂的停電。而實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化則可有效避免上述問題，它采用先進(jìn)的負(fù)荷預(yù)測(cè)和仿真技術(shù)來(lái)模擬實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)潮流，并能自動(dòng)計(jì)算出最優(yōu)運(yùn)行方式，以為調(diào)度人員提供參考。此外，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的遙控功能，還可以滿足設(shè)備發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行快速負(fù)荷轉(zhuǎn)移的要求，也可以有效解決開關(guān)操作人員與檢修施工人員不同時(shí)，銜接與配合上的問題。

(4)建設(shè)智能配電網(wǎng)的基本要求。建設(shè)智能電網(wǎng)是國(guó)家電網(wǎng)公司的重大戰(zhàn)略性目標(biāo)，也是必然趨勢(shì)。未來(lái)的配電網(wǎng)必然是一個(gè)集信息化、自動(dòng)化、數(shù)字化、互動(dòng)化為一體的智能配電網(wǎng)，而配電網(wǎng)的自動(dòng)化是智能化的基本要求，配電自動(dòng)化的建設(shè)也正是我們走向智能配電

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網(wǎng)的第一步，也是最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的一步。

三、系統(tǒng)建設(shè)完成情況

建成了一套穩(wěn)定、可靠、功能齊全的配電主站系統(tǒng)，具有超過80萬(wàn)點(diǎn)的超大數(shù)據(jù)處理能力，可以滿足武威電網(wǎng)未來(lái)5到8年的發(fā)展需求；實(shí)現(xiàn)了配電SCADA、饋線自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、配電仿真、統(tǒng)計(jì)分析等功能；系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)了和GIS系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)的接口與數(shù)據(jù)交換；，截至2011年__月底，已完成17個(gè)配電節(jié)點(diǎn)的安裝調(diào)試。

（一）主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、雙網(wǎng)冗余配置，系統(tǒng)服務(wù)器采用雙機(jī)冗余熱備用及集群技術(shù)相結(jié)合，可充分保證系統(tǒng)的可靠性。

2、采用開放的、分布式應(yīng)用環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)中間件和通信中間件技術(shù)，面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的設(shè)計(jì)理念，既保證了系統(tǒng)的先進(jìn)性，又滿足了應(yīng)用的實(shí)時(shí)性和擴(kuò)展性要求。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

（二）主站系統(tǒng)功能

1、系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介

（1）配電自動(dòng)化平臺(tái)

系統(tǒng)管理、界面管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、報(bào)表管理、系統(tǒng)接口與集成（2）配電SCADA功能

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數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、事項(xiàng)告警、遙控、分區(qū)分流（3）饋線自動(dòng)化功能

故障定位、故障區(qū)域隔離、非故障區(qū)域恢復(fù)供電（4）配網(wǎng)仿真系統(tǒng)

事故反演、控制操作仿真、設(shè)備操作模擬、運(yùn)行狀態(tài)仿真、饋線故障模擬

（5）實(shí)時(shí)信息發(fā)布

2、SCADA功能

（1）信息告警

目前的告警窗能提供豐富的告警動(dòng)作和告警行為。告警動(dòng)作包括推畫面報(bào)警、打印報(bào)警、需人工確認(rèn)報(bào)警等。事故時(shí)在指定窗口可以實(shí)現(xiàn)人工調(diào)圖，可正確判斷事故信息與正常變位信息，未處理的事故信息一直排在告警記錄最前面；發(fā)生事項(xiàng)的設(shè)備可在畫面高亮、變色顯示；可以根據(jù)責(zé)任區(qū)及權(quán)限對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行分類、分流；可根據(jù)調(diào)度員責(zé)任及工作權(quán)限范圍設(shè)置事項(xiàng)及告警內(nèi)容，報(bào)警限值及報(bào)警死區(qū)均可以人機(jī)界面方式修改；報(bào)警信息顯示在專門開辟的窗口位置，且已實(shí)現(xiàn)分類、分流告警，既能對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類分屏顯示（分為事故信號(hào)、操作信號(hào)、告警信號(hào)、越限信號(hào)、告知信號(hào)等七個(gè)窗口），也能對(duì)信號(hào)進(jìn)行分責(zé)任區(qū)過濾顯示；可以通過告警窗中告警條快捷調(diào)出相應(yīng)接線圖畫面并快速定位相關(guān)設(shè)備；可在不同屏幕上分別推出相關(guān)的單線圖和接線圖；事項(xiàng)信息可長(zhǎng)期保存并可隨時(shí)按指定條件查詢、打印。

（2）遙控功能

對(duì)已改造過的實(shí)現(xiàn)“三遙”點(diǎn)的設(shè)備，調(diào)度員可直接在DMS系統(tǒng)上對(duì)該開關(guān)進(jìn)行遙控切合開關(guān)操作，遙控響應(yīng)時(shí)間滿足調(diào)度運(yùn)行要求。遙控操作的每一步都保存入庫(kù)，可查詢打?。辉诒豢卦O(shè)備、工作

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站及人員權(quán)限等條件不符合操作要求時(shí)，系統(tǒng)拒絕控制請(qǐng)求并顯示相關(guān)錯(cuò)誤信息。主站可在“操作告警窗”即時(shí)顯示遙控操作是否成功，在遙控失敗時(shí)會(huì)發(fā)出告警信息。

3、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉δ?/p>

系統(tǒng)能夠根據(jù)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，自動(dòng)判斷和推理，直觀地用顏色來(lái)區(qū)分線路、開關(guān)狀態(tài)和配電線路的停電范圍、電氣島連接、動(dòng)態(tài)電源分析等；用不同的顏色表示電網(wǎng)元件的運(yùn)行狀態(tài)（帶電、停電、合環(huán)、故障、接地、通信中斷、無(wú)效數(shù)據(jù)等），快速實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路的供電范圍及供電路徑進(jìn)行分析。

4、饋線自動(dòng)化功能

主站根據(jù)各配電終端檢測(cè)到的故障報(bào)警，結(jié)合變電站、開閉所等的繼電保護(hù)信號(hào)、開關(guān)跳閘等故障信息，啟動(dòng)故障處理程序，確定故障類型和發(fā)生位置，并能在推出的配網(wǎng)單線圖上，通過網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)拓?fù)渲姆绞矫鞔_地表示出故障區(qū)段。根據(jù)需要，主站可根據(jù)沿線設(shè)備的自動(dòng)化程度（三遙、二遙），提供事故隔離和恢復(fù)供電的一個(gè)或兩個(gè)以上的操作預(yù)案，輔助調(diào)度員進(jìn)行遙控操作，達(dá)到快速隔離故障和恢復(fù)供電的目的。系統(tǒng)的故障診斷、隔離與恢復(fù)提供實(shí)時(shí)運(yùn)行和模擬研究功能。

5、豐富的統(tǒng)計(jì)功能

系統(tǒng)擁有豐富的統(tǒng)計(jì)功能，包括配電終端在線率統(tǒng)計(jì)、配電線路負(fù)載率統(tǒng)計(jì)和母線電壓、開關(guān)電流三相不平衡率統(tǒng)計(jì)，可以統(tǒng)計(jì)過濾高負(fù)載率的線路和配變信息，豐富了配電網(wǎng)的管理手段，提高了配

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電網(wǎng)工作效率。

6、配電仿真功能

利用仿真技術(shù)，研究和預(yù)演電網(wǎng)運(yùn)行中的諸多不安全因素，實(shí)現(xiàn)事故動(dòng)態(tài)模擬，提供故障應(yīng)急處理訓(xùn)練，提高調(diào)度人員和生產(chǎn)運(yùn)行人員應(yīng)對(duì)電網(wǎng)突發(fā)事故的能力。在仿真態(tài)下，既可以通過任意拉合開關(guān)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)動(dòng)態(tài)拓?fù)浞治觯瑢?duì)線路和設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)著色，實(shí)現(xiàn)模擬停電范圍的分析。也可以人工模擬開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜、配電室、配網(wǎng)線路等設(shè)備發(fā)生的故障，檢測(cè)系統(tǒng)模型正確性和對(duì)各類故障的處理結(jié)果的合理性，達(dá)到對(duì)調(diào)度人員和維護(hù)人員的培訓(xùn)作用。

（三）系統(tǒng)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

1、完備的饋線自動(dòng)化功能

（1）故障準(zhǔn)確定位

主站根據(jù)各配電終端或故障指示器檢測(cè)到的故障報(bào)警，結(jié)合變電站的繼電保護(hù)信號(hào)、開關(guān)跳閘等故障信息，啟動(dòng)故障處理程序，確定故障類型和發(fā)生位置，并能在推出的配網(wǎng)單線圖上，通過網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)拓?fù)渲姆绞矫鞔_地表示出故障區(qū)段。

（2）故障快速隔離

故障區(qū)域定位后，主站推出事故隔離的操作預(yù)案，輔助調(diào)度員進(jìn)行遙控操作，達(dá)到快速隔離故障。

（3）非故障區(qū)域及時(shí)恢復(fù)供電

故障隔離后，根據(jù)主站推出的恢復(fù)供電操作預(yù)案，輔助調(diào)度員進(jìn)行遙控操作，達(dá)到快速恢復(fù)非故障區(qū)域供電的目的。

（4）并發(fā)故障的高效處理機(jī)制

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DMS系統(tǒng)可以高效處理同時(shí)并發(fā)的不同饋線的故障，通過先進(jìn)的多線程技術(shù)，同時(shí)為每條饋線單獨(dú)計(jì)算故障恢復(fù)方案，及時(shí)提交給調(diào)度人員進(jìn)行擇優(yōu)處理。

四、配網(wǎng)建設(shè)建議

1、管理方面

配網(wǎng)自動(dòng)化點(diǎn)多面廣、維護(hù)工作量大，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)、完善和實(shí)用化是一個(gè)非常艱辛的過程，為保證配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和可靠應(yīng)用，需要特別注重加強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，并積極推進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用。另外，為促進(jìn)系統(tǒng)的完善和實(shí)用化，需積極推進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用工作，如：配網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理、故障搶修和不停電轉(zhuǎn)供電等方面。

2、進(jìn)一步完善配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高配電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化水平

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)，主站系統(tǒng)僅是其中一個(gè)環(huán)節(jié)，其實(shí)用性需要強(qiáng)健的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、可靠的通訊支持。

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第四篇：基于ARM技術(shù)的WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告_圖.

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告

學(xué)生姓

學(xué)名

號(hào)

教師姓

職名

稱

畢設(shè)題目 基于ARM技術(shù)的WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究

1.查找有關(guān)WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的書籍、文章，了解WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；

2.調(diào)研目前WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、應(yīng)用及教師資發(fā)展情況；

料布置

情況 3.在各大網(wǎng)站及數(shù)據(jù)庫(kù)中查找有關(guān)基于ARM技術(shù)的WiFi技術(shù)研究的材料；

4.了解目前流行的WiFi技術(shù)應(yīng)用，選擇適合題目研究的技術(shù)應(yīng)用。

1.通過對(duì)相關(guān)資源的搜索，了解什么是WiFi，以及它目前的覆蓋和應(yīng)用狀況；

2.查詢了解WiFi技術(shù)、ARM技術(shù)的優(yōu)缺學(xué)生自點(diǎn)，以及相關(guān)的研究意義；

主資料查詢情3.在數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢到有關(guān)基于WiFi技術(shù)應(yīng)

況 用和基于ARM的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的相關(guān)論文進(jìn)行參考，通過論文、書籍的相關(guān)內(nèi)容大概了解研究所需的技術(shù)方法；

4.搜索最新的WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，以找到適合畢設(shè)研究的項(xiàng)目。

班

級(jí)

系

別

1.研究的意義

隨著互聯(lián)網(wǎng)越來(lái)越深入的走進(jìn)人們的生活，用戶對(duì)能夠隨時(shí)隨地上網(wǎng)的需求越來(lái)越迫切，WiFi 無(wú)線通信技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。

WiFi是一種可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無(wú)線方式互相連接的技術(shù)，它可以幫助用戶訪問電子郵件、Web和流式媒體。它為用戶提供了無(wú)線的寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問。同時(shí)，它也是在家里、辦公室或在旅途中上網(wǎng)的快速、便捷的途徑。WiFi憑借它覆蓋范圍廣、速度快、可靠性高、無(wú)需布線、健康安全及計(jì)費(fèi)便宜等特點(diǎn)已成為當(dāng)今無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入的主流標(biāo)準(zhǔn)。只要隨身攜帶的電子設(shè)備集成了 WiFi 無(wú)線通信終端用戶就可以在 WiFi覆蓋區(qū)域內(nèi)隨時(shí)撥打或接聽電話、快速瀏開題綜覽網(wǎng)頁(yè)、下載或上傳音視頻文件、收發(fā)電

子郵件，而無(wú)需擔(dān)心花費(fèi)太高和網(wǎng)速太慢述

等問題。國(guó)內(nèi)外許多地區(qū)都提供了WiFi 信號(hào)覆蓋域，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家是目前 WiFi 用戶最多的地區(qū)，我國(guó)的許多大中城市的機(jī)場(chǎng)、車站、咖啡廳、酒店、圖書館等公共場(chǎng)也逐漸被 WiFi 信號(hào)所覆蓋。

隨著 WiFi 信號(hào)覆蓋范圍越來(lái)越廣，WiFi無(wú)線通信技術(shù)在各種便攜式產(chǎn)品上的應(yīng)用也將變得越來(lái)越多。目前具有WiFi功能的手機(jī)也越來(lái)越普遍，人們對(duì)于基于WiFi技術(shù)的應(yīng)用的需求越來(lái)越大，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，各種電子產(chǎn)品都將提供 WiFi無(wú)線接入功能。

ARM 是目前進(jìn)行便攜式電子產(chǎn)品開發(fā)的主流芯片，它具有如下特點(diǎn)：

1、體積小、低功耗、低成本、高性能；

2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件；

3、大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快 ；

4、大多數(shù)數(shù)

據(jù)操作都在寄存器中完成；

5、尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高；

6、指令長(zhǎng)度固定。因此，對(duì) ARM 架構(gòu)下 WiFi 無(wú)線技術(shù)的研究具有非常重要的意義。

2.研究的現(xiàn)狀

Wi-Fi(Wireless Fidelity是無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN技術(shù)——IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的商用名稱。IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)主要包括IEEE 802.11a/b/g 3種。在開放性區(qū)域，Wi-Fi的通信距離可達(dá)305 m；在封閉性區(qū)域，通信距離為76-122 m。Wi-Fi技術(shù)可以方便地與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，組網(wǎng)成本低。

WiFi是由AP(Access Point 和無(wú)線網(wǎng)卡組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。AP一般稱為網(wǎng)絡(luò)橋接器或接入點(diǎn), 它是當(dāng)作傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁, 因此任何一臺(tái)裝有無(wú)線網(wǎng)卡的PC均可透過AP去分享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)的資源。市場(chǎng)上出現(xiàn)了3種Wi-Fi的應(yīng)用模式：企業(yè)或者家庭內(nèi)部無(wú)線接入模式、電信運(yùn)營(yíng)商提供的無(wú)線寬帶接入服務(wù)和“無(wú)線城市”的綜合服務(wù)模式?！盁o(wú)線城市＂是指在城市內(nèi)架設(shè)基本全覆蓋的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，為公眾提供隨時(shí)隨地的移動(dòng)寬帶接入服務(wù)。全世界已經(jīng)有超過600個(gè)城市開始或計(jì)劃建設(shè)”無(wú)線城市“，越來(lái)越多的城市將”無(wú)線城市"作為城市的基礎(chǔ)建設(shè)，并試圖通過無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)來(lái)尋求新的經(jīng)濟(jì)活力。

隨著市場(chǎng)需求的不斷變化, 將有更多的業(yè)務(wù)層出不窮的出現(xiàn),就目前可能的業(yè)務(wù)大致歸納有: VoIP話音業(yè)務(wù)、即時(shí)通信業(yè)務(wù)、上網(wǎng)瀏覽業(yè)務(wù)、視頻點(diǎn)播、電視直播、搜索、MP3下載、無(wú)線視頻監(jiān)控等。從覆蓋區(qū)域、速率能力、基本業(yè)務(wù)類別、可移動(dòng)速率、前向擴(kuò)展進(jìn)走向等多方面綜合分析WiFi和3G的關(guān)系, 可以得出WiFi作為3G 的高效有利補(bǔ)充，與3G形成了良好的互補(bǔ)關(guān)系。

所以從總體上看歸WiFi 技術(shù)的發(fā)展方向?yàn)椋?/p>

（1）擴(kuò)大 WiFi 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市的覆蓋；

（2）實(shí)現(xiàn) WiFi 手持終端和增值業(yè)務(wù)的大量應(yīng)用；

（3）實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)安全方案的提供，使企業(yè)或個(gè)人用戶可以按照不同的性價(jià)比來(lái)選 擇適合自己的應(yīng)用模式；

（4）實(shí)現(xiàn) WiFi 技術(shù)與 3G 技術(shù)的融合。在網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的時(shí)代,人們已經(jīng)嘗到了WiFi給我們帶來(lái)的便利。我們堅(jiān)信WiFi與3G的融合必定為我們開啟一個(gè)全新的通信時(shí)代。

3.研究方案

研究?jī)?nèi)容：基于ARM技術(shù)，通過WiFi模塊實(shí)現(xiàn)與無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)的連接，并可以通過WiFi訪問互聯(lián)網(wǎng)上的電臺(tái)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)功能。（1）設(shè)計(jì)硬件組成，并完成硬件的連接，使各芯片、器件、模塊間達(dá)到匹配；（2）設(shè)計(jì)軟件、開發(fā)系統(tǒng)，并完成系統(tǒng)的移植；

（3）測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)，確保各部分正常工作，最終實(shí)現(xiàn)基于ARM的WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，并可以通過WiFi實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的收聽。

研究目標(biāo)：（1）通過軟硬件的設(shè)計(jì)、連接與測(cè)試，完成基于ARM技術(shù)的WiFi無(wú)線

網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；（2）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；

（3）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)演示系統(tǒng)。

4.研究進(jìn)度安排

2011.11.28—2011.12.12：布置課題要求，調(diào)研課題資料，準(zhǔn)備開題；

2011.12.13—2012.02.19：課題資料學(xué)習(xí)與調(diào)研，準(zhǔn)備畢設(shè)研究；

2012.02.20—2012.04.10：完成畢設(shè)的前半部分工作，準(zhǔn)備中期檢查；

2012.04.11—2012.05.06：基本完成畢設(shè)工作，完成畢設(shè)論文初稿；

2012.05.07—2012.05.20：完善畢業(yè)論文工作及課題研究，準(zhǔn)備畢設(shè)答辯；

5.參考文獻(xiàn)

劉芳華 《基于ARM的WiFi無(wú)線通信終端的研究與實(shí)現(xiàn)》

陳文周 《WiFi技術(shù)研究及應(yīng)用》 徐 玉 《Wi-Fi發(fā)展現(xiàn)狀和主要應(yīng)用分析》 張春飛 《WiFi技術(shù)的原理及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)》

第五篇：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化新技術(shù)課程報(bào)告題目智能電網(wǎng)技術(shù)專業(yè)電力

電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化新技術(shù)課程報(bào)告

題 目 智能電網(wǎng)技術(shù) 專 業(yè) 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化 班 級(jí) 研1015 學(xué) 生 楊曉玲 學(xué) 號(hào) 1043010983

2011 年

智能電網(wǎng)技術(shù)

--關(guān)于15kV SiC IGBT的發(fā)展及其對(duì)電力應(yīng)用的影響

摘要： 雖然硅晶體電力設(shè)備應(yīng)用于電力電子工業(yè)已經(jīng)有50多年，但是以硅為基礎(chǔ)的技術(shù)在功率處理和頻率轉(zhuǎn)換方面已受到限制。SiC有著擊穿電場(chǎng)特別強(qiáng)，電子飽和漂移速度快，熱導(dǎo)率高，耐高溫等優(yōu)勢(shì)，特別適于制作高頻、高速、高壓、高功率器件。本文詳細(xì)介紹了具有高壓高頻耐高溫的SiC IGBT的出現(xiàn)將會(huì)對(duì)電力應(yīng)用產(chǎn)生巨大的影響，并著重介紹了基于15kV SiC IGBT的固態(tài)變壓器的優(yōu)點(diǎn)。

引言

Si功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展經(jīng)歷了如下三代[1]：

第一代——Si雙極晶體管(BJT)、晶閘管(SCR)及其派生器件。

功率晶閘管用來(lái)實(shí)現(xiàn)大容量的電流控制，在低頻相位控制領(lǐng)域中已得到廣泛應(yīng)用。但是，由于這類器件的工作頻率受到dV/dt、di/dt的限制，目前主要用在柵關(guān)斷速度要求較低的場(chǎng)合(在kHz范圍)。在較高的工作頻率，一般采用功率雙極結(jié)晶體管，但是對(duì)以大功率為應(yīng)用目標(biāo)的BJT，即使采用達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，在正向?qū)ê蛷?qiáng)迫性柵關(guān)斷過程中，電流增益P值一般也只能做到

第二代——功率MOSFET。

MOSFET具有極高的輸入阻抗，因此器件的柵控電流極小(IG—100nA數(shù)暈級(jí))。MOSFET是多子器件，因而可以在更高的頻率下(100kHz以上)實(shí)現(xiàn)開關(guān)工作，同時(shí)MOSFET具有比雙極器件寬得多的安全工作區(qū)。正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，使功率MSOFET從80年代初期開始得到迅速發(fā)展，已形成大量產(chǎn)品，并在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。

但是，功率MOSFET的導(dǎo)通電阻以至于跨導(dǎo)gm比雙極器件以更快的速率隨擊穿電壓增加而變壞，這使它們?cè)诟邏汗ぷ鞣秶幱诹觿?shì)。

第三代——絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。

它是一種包括MOSFET以及雙極晶體管的復(fù)合功率半導(dǎo)體器件，兼有功率MOSFET和雙極晶體管的優(yōu)點(diǎn)。自1982年由美國(guó)GE公司提出以來(lái)，發(fā)展十分迅速。

商用的高壓大電流1GBT器件仍在發(fā)展中，盡管德國(guó)的EUPEC生產(chǎn)的6500V／600A高壓大功率IGBT器件已經(jīng)獲得實(shí)際應(yīng)用，但其電壓和電流容量還不能完全滿足電力電子應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的需求，特別是在高壓領(lǐng)域的許多應(yīng)用中，要求器件的電壓達(dá)到10kV以上，目前只能通過IGBT串聯(lián)等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1、SiC IGBT的優(yōu)勢(shì)

SiC是一種具有優(yōu)異性能的第三代半導(dǎo)體材料，與第一，二代半導(dǎo)體材料 Si和GaAs相比，SiC材料及器件具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)SiC的禁帶寬度大(是Si的3倍，GaAs的2倍)，本征溫度高，由此SiC功率 半導(dǎo)體器件的工作溫度可以高達(dá)600℃。

(2)SiC的擊穿場(chǎng)強(qiáng)高(是Si的10倍，GaAs的7倍)，SiC功率半導(dǎo)體器件的最高工作電壓比Si的同類器件高得多；由于功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電阻同材料擊穿電場(chǎng)的立方成反比，因此SiC功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通電阻比s i的同類器件的導(dǎo)通電阻低得多，結(jié)果其開關(guān)損耗便小得多。

(3)SIC的熱導(dǎo)率高(是Si的2.5倍，GaAs的8倍)，飽和電子漂移速率高(是si及GaAs的2倍)，適合于高溫高頻大功率工作。SiC同Si一樣，可以直接采用熱氧化工藝在表面生長(zhǎng)熱Si02，由此可以同Si一樣，采用平面工藝制作各種SiC MOS相關(guān)的器件，包括各種功率SiC MOSFET及IGBT。與同屬第三代半導(dǎo)體材料的ZnO，GaN等相比，Sic已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大尺寸高質(zhì)量的商用襯底，以及低缺陷密度的SiC同質(zhì)或異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，它們?yōu)镾ic功率半導(dǎo)體器件的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好的基礎(chǔ)。

如上所述，盡管Si功率半導(dǎo)體器件經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展取得了令人矚目的成績(jī)，但是由于Si材料存在難以克服的缺點(diǎn)，它們使Si功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展受到極大的限制。首先，Si較低的臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)Ec，限制了器件的最高工作電壓以及導(dǎo)通電阻，受限制的導(dǎo)通電阻使Si功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)損耗難以達(dá)到理想狀態(tài)。Si較小的禁帶寬度Eg及較低的熱導(dǎo)率入，限制了器件的最高工作溫度(200℃)及最大功率。為了滿足不斷發(fā)展的電力電子工業(yè)的需求，以及更好地適應(yīng)節(jié)能節(jié)電的大政方針，顯然需要發(fā)展新半導(dǎo)體材料的功率器件。IGBT的新發(fā)展方向之一是SiC IGBT【2】。

具有高壓高頻耐高溫的SiC IGBT的出現(xiàn)將會(huì)對(duì)電力應(yīng)用產(chǎn)生巨大的影響，首先，以前認(rèn)為不切實(shí)際的觀念現(xiàn)在已經(jīng)成為可能，例如，固態(tài)變壓器（SST）的觀點(diǎn)取代了傳統(tǒng)的60HZ分布式變壓器。固態(tài)變壓器的不僅是一臺(tái)變壓器，而且故障電流限制器，一個(gè)無(wú)功補(bǔ)償器，并凹陷恢復(fù)。這些優(yōu)點(diǎn)使固態(tài)變壓器非常有希望應(yīng)用在未來(lái)的動(dòng)力系統(tǒng)中。雖然SST有很多優(yōu)點(diǎn)，比如重量輕，體積小，整功率因數(shù)等，但是現(xiàn)在SST已經(jīng)沒有發(fā)展空間，因?yàn)楣杈w半導(dǎo)體設(shè)備的轉(zhuǎn)換頻率已受到限制。隨著15KV,5KHZ的轉(zhuǎn)換頻率SiC IGBT的發(fā)展，SST將會(huì)成為事實(shí)，就像20世紀(jì)70年代和80年代，開關(guān)式電源取代60HZ變壓器成為功率轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)。固態(tài)變壓器關(guān)鍵是減小傳統(tǒng)變壓器的大小和重量。這要通過增加的DCSiC的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，15-kV SiC電壓動(dòng)態(tài)雪崩崩潰發(fā)生圖5所示。SiC IGBT發(fā)生動(dòng)態(tài)崩潰點(diǎn)的功率密度約為7 mW/cm2，這比高電壓硅器件的理論值超過了20倍。該動(dòng)態(tài)雪崩擊穿和關(guān)斷I-V軌跡曲線在一個(gè)正常的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生的對(duì)比表明碳化硅IGBT具有強(qiáng)大的關(guān)斷功能。結(jié)合了開關(guān)損耗低，速度快的優(yōu)勢(shì)，SiC IGBT強(qiáng)大的關(guān)斷能力，使他們更適合在高電壓電力電子當(dāng)中應(yīng)用。

圖5 15kV SiC IGBT的靜態(tài)雪崩擊穿，動(dòng)態(tài)雪崩擊穿起始線及其典型的關(guān)斷電流-電壓軌跡曲線的比較

3、總結(jié)

在未來(lái)的發(fā)電和配電系統(tǒng)中，很可能涉及更多可再生能源資源和電網(wǎng)的分布。電力發(fā)電和存儲(chǔ)互連或微電網(wǎng)并網(wǎng)，需通過一個(gè)新的能源分配和能源網(wǎng)絡(luò)。能源互聯(lián)網(wǎng)將具有雙向的能量流的控制能力，使其能夠提供重要的即插即用功能和隔離故障的用戶端系統(tǒng)。對(duì)于具有高電壓，高頻和高溫操作能力的大功率半導(dǎo)體器件的需求是能源互聯(lián)網(wǎng)所必需的。

SiC IGBT已經(jīng)廣泛應(yīng)用于中壓牽引電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和傳統(tǒng)配電系統(tǒng)。由于SiC材料的優(yōu)越性能 作為有廣泛應(yīng)用前景的后硅器件，能夠突破硅材料的理論局限。大量研究表明，15kV SiC IGBT與 Si器件相比，具有功耗低、開關(guān)速度快和關(guān)斷可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此，在未來(lái)電力電子應(yīng)用中，高壓SiC IGBT 是一項(xiàng)具有應(yīng)用前景的技術(shù)。

4、名詞解釋

1、固態(tài)變壓器

固態(tài)變壓器又稱電力電子變壓器（Electronic Power Transformer，EPT），是一種將電力電子變換技術(shù)和基于電磁感應(yīng)原理的高頻電能變換技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)將一種電力特征的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N電力特征的電能的靜止電氣設(shè)備。與常規(guī)變壓器相比，EPT有很多優(yōu)點(diǎn)，其突出特點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)原方電流、副方電壓以及功率的靈活控制。EPT應(yīng)用于電力系統(tǒng)后將會(huì)改善電能質(zhì)量，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)靈活的輸電方式以及電力市場(chǎng)下對(duì)功率潮流的實(shí)時(shí)控制。

2、禁帶寬度

禁帶寬度(Band gap)是指一個(gè)能帶寬度(單位是電子伏特(ev))，固體中電子的能量是不可以連續(xù)取值的，而是一些不連續(xù)的能帶，要導(dǎo)電就要有自由電子存在，自由電子存在的能帶稱為導(dǎo)帶（能導(dǎo)電），被束縛的電子要成為自由電子，就必須獲得足夠能量從而躍遷到導(dǎo)帶，這個(gè)能量的最小值就是禁帶寬度。

3、軟開關(guān)技術(shù)

軟開關(guān)技術(shù)是使功率變換器得以高頻化的重要技術(shù)之一, 它應(yīng)用諧振的原理, 使開關(guān)器件中的電流(或電壓)按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化。當(dāng)電流自然過零時(shí), 使器件關(guān)斷(或電壓為零時(shí), 使器件開通), 從而減少開關(guān)損耗。它不僅可以解決硬開關(guān)變換器中的硬開關(guān)損耗問題、容性開通問題、感性關(guān)斷問題及二極管反向恢復(fù)問題, 而且還能解決由硬開關(guān)引起的EMI 等問題。

當(dāng)開關(guān)頻率增大到兆赫茲級(jí)范圍, 被抑制的或低頻時(shí)可忽視的開關(guān)應(yīng)力和噪聲, 將變得難以接受。諧振變換器雖能為開關(guān)提供零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)狀態(tài), 但工作中會(huì)產(chǎn)生較大的循環(huán)能量, 使導(dǎo)電損耗增大。為了在不增大循環(huán)能量的同時(shí), 建立開關(guān)的軟開關(guān)條件, 發(fā)展了許多軟開關(guān)PWM 技術(shù)。它們使用某種形式的諧振軟化開關(guān)轉(zhuǎn)換過程,開關(guān)轉(zhuǎn)換結(jié)束后又恢復(fù)到常規(guī)的PWM 工作方式,但它的諧振電感串聯(lián)在主電路內(nèi), 因此零開關(guān)條件與電源電壓、負(fù)載電流的變化范圍有關(guān), 在輕載下有可能失去零開關(guān)條件。為了改善零開關(guān)條件, 人們將諧振網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在主開關(guān)管上, 從而發(fā)展成零轉(zhuǎn)換PWM 軟開關(guān)變換器, 它既克服了硬開關(guān)PWM技術(shù)和諧振軟開關(guān)技術(shù)的缺點(diǎn), 又綜合了它們的優(yōu)點(diǎn)。目前無(wú)源無(wú)損緩沖電路將成為實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的重要技術(shù)之一, 在直流開關(guān)電源中也得到了廣泛的應(yīng)用。

5、我的見解

SiC電力設(shè)備可以處理3倍多的功率，同時(shí)轉(zhuǎn)換速度比傳統(tǒng)的快幾倍。在高頻率運(yùn)行時(shí)大量功率的損失導(dǎo)致自身發(fā)熱，使得運(yùn)行溫度更高（大約在225 ?C左右），所以功率處理和頻率轉(zhuǎn)換能力隨之提高。因此具有高壓高頻耐高溫的SiC IGBT的出現(xiàn)將會(huì)對(duì)電力應(yīng)用產(chǎn)生巨大的影響。

固態(tài)變壓器具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)體積小，重量輕，無(wú)環(huán)境污染；2)運(yùn)行時(shí)可保持二次側(cè)輸出電壓幅值恒定，不隨負(fù)載變化，且平滑可調(diào)；可保證一次側(cè)電壓電流和二次側(cè)電壓為正弦波形，且一二次功率因數(shù)可調(diào)；變壓器一二次電壓、電流和功率均高度可控；兼有斷路器的功能，大功率電力電子器件可瞬時(shí)(μs級(jí))關(guān)斷故障大電流，也無(wú)需常規(guī)的變壓器繼電保護(hù)裝置。雖然固態(tài)變壓器具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)楣杈w半導(dǎo)體設(shè)備的轉(zhuǎn)換頻率已受到限制，固態(tài)變壓器已經(jīng)沒有什么發(fā)展空間，但是隨著15kV,5kHZ的轉(zhuǎn)換頻率SiC IGBT的發(fā)展，SST將會(huì)成為事實(shí)。

由于SiC功率半導(dǎo)體器件在電力電子應(yīng)用領(lǐng)域具有節(jié)電節(jié)能及減小體積方面的巨大優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景，所以研究其具有極為重要的意義。隨著SiC材料及器件工藝的不斷進(jìn)步，SiC功率器件的價(jià)將不斷下降，SiC功率器件在電力電子工業(yè) 中的推用也將是必然的趨勢(shì)，因此，SiC功率器件的發(fā)展前景是十分美好及友人的。

參考文獻(xiàn)

【1】SiC功率半導(dǎo)體器件的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展前景，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所，劉忠立 【2】IGBT技術(shù)發(fā)展綜述，南京電子器件研究所，葉小劍，鄒勉，楊小慧

【3】Design and investigation of frequency capability of 15kv 4H-SiC IGBT,Woongie Sung,Jun Wang,Alex Q.Huang,B.Jayant Baliga 【4】Smart Grid Technologies，JUN WANG, ALEX Q.HUANG,WOONGJE SUNG, YU LIU, andB.JAYANT BALIGA