电子式互感器合并单元（MU）的研究与设计

随着电力系统容量的日益扩大和电压运行等级的不断提高,传统的电磁式互感器暴露出越来越多的缺点,难以满足电网向自动化、数字化方向发展的需要。在这种情况下,基于电子计算机技术、光电传感技术的新一代电子式互感器成为当前人们研究的热点,是带有革命性的研究方向。而电子式互感器与保护、测控设备的接口是需要重点研究、解决的问题,合并单元的研究与设计则是实现此接口的关键技术。 本文首先概述了国内外电子式互感器的研究发展情况以及电子式互感器的工作原理,并进行了基于Rogowski空心线圈和精密电容分压器技术的电子式互感器的整体设计。然后介绍了IEC 60044-8和IEC 61850中规定的电子式互感器数字输出接口的特性,同时对合并单元的结构原理、通信特点以及功能划分进行了分析和研究,在此基础上提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理(DSP)技术的合并单元实现方案。方案将合并单元分成三个功能模块:基于FPGA技术的数据还原模块、基于DSP技术的数据处理模块和基于IEC 61850-9-1通讯标准的数据输出模块。 (1)数据还原模块用于向高压侧数据采集系统发送同步转换信号,并正确接收从高压侧传送的数据信息,同时将这些数据进行正确排序后输出给数据处理模块。 (2)数据处理模块利用DSP处理器对接收到的数据信号进行数字滤波设计,求出相应的均方根值及相位角,并对信号进行相位补偿,最后将数据组帧后传给数据输出模块; (3)数据输出模块将组帧后的数据传送到以太网控制器,继而发送给二次保护测控设备。 软件仿真结果证明该设计方案能够很好地解决合并单元同时处理任务多、通信信息流量大、通信速度较高等问题,具有较高的可靠性和实时性。