[發明專利]基于EPA扁平化網絡架構的高可靠變電站自動化系統及控制方法

無效

• 申請號: 201110318229.6
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102427275A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 徐曉忻;徐佳東;溫新葉;吳明光
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

1.一種基于EPA扁平化網絡架構的高可靠變電站自動化系統，其特征在于變電站自動化系統采用變電站&間隔層、過程層組成的兩層系統架構；調度中心、監控工作站、后臺系統組成變電站&間隔層，MIED、配置EPA口的IED和未配置EPA口的IED組成過程層組成，兩層之間采用雙EPA網絡連接，兩個EPA網絡互為冗余；MIED直接接入EPA網絡，配置EPA口的IED與MIED相連，未配置EPA口的IED通過CAN或RS458總線連接MIED；MIED采用DSP+ARM+CPLD硬邏輯門控制和多機協同架構，配備高可靠開關量輸出電路和PCB器件雙插座電路；其中DSP型號為：TMS320，ARM型號為：LPC2138，CPLD型號為：XC9572；DSP和ARM通過串口連接，CPLD和DSP通過11個IO口進行數據交換；CPLD?XC9572的引腳16與非門U1的輸入端1相連，非門U1的輸出端2與與非門U2的輸入端1相連，與非門U2的輸入端2與CPLDXC9572的引腳17相連，與非門U2的輸出端3與光電耦合器U3的引腳2相連，光電耦合器U3的引腳1與電阻R1的一端相連，電阻R1的另一端與VCC相連，光電耦合器U4的引腳4與+12V電源相連，光電耦合器U4的引腳3與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端與電阻R3的一端三極管Q1的引腳1相連，電阻R3的另一端與三極管Q1的引腳2并聯后接地，三極管Q1的引腳3與繼電器K1的引腳1和二極管D1的引腳1相連，二極管D1的引腳2與繼電器K1的引腳2并聯后接+12V，繼電器K1的引腳3與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與光電耦合器U4的引腳4相連，光電耦合器U4的引腳3接地，光電耦合器U4的引腳1與VCC相連，光電耦合器的引腳2與電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端與CPLD的引腳18相連。

2.根據權利要求1所述的一種基于EPA扁平化網絡架構的高可靠變電站自動化系統，其特征在于所述的PCB器件雙插座電路包括電源交流板、開入出口板、主控板和總線板。電源交流板通過互感器轉化將220V市電轉化為±5V和±12V直流電，通過總線板傳輸給主控板CPU；主控板通過總線板與開入出口板進行交互控制及采集開入信號。

3.一種使用如權利要求1所述系統的基于EPA扁平化網絡架構的高可靠變電站自動化控制方法，其特征在于變電站自動化系統采用變電站&間隔層、過程層組成的兩層系統架構；兩層之間采用雙EPA網絡連接，兩個EPA網絡互為冗余：EPA雙網結構--EPA?1工作時EPA2備份、反之亦然；EPA報文分為不需要申請重發的報文和需要申請重發的報文，不需要申請重發的報文用于普通或周期性發送的信息，需要申請重發的報文用于重要或一次性發送的信息；過程層中MIED獨立完成保護、測量和控制，其用戶數據遵照EPA協議進行EPA應用層、網絡層協議控制封裝，并根據所處路徑通信標準進行數據鏈路層協議控制封裝；DSP完成開關和模擬量的采集、小波變換信號處理、故障判斷和故障報告生成，報警和保護等功能；其中，保護功能包括：線路保護，變壓器保護，電容器保護等；ARM實現通信、顯示、人機交互、事件記錄、數據存儲等功能；CPLD通過地址譯碼產生片各種選信號用于控制輸入和輸出、通訊，以及開關量輸入信號的隔離和緩沖，利用計數器和看門狗脈沖實現復位信號，在DSP死機情況下驅動繼電器報警。

4.根據權利要求3所述的一種基于EPA扁平化網絡架構的高可靠變電站自動化控制方法，其特征在于所述的MIED小波變換信號處理方法為：對小波變換算法進行多層小波變換，對其中的高頻干擾強制清零消噪，然后進行小波重構，得到去除干擾的變電站現場信號真實值；原始信號f(t)，經過第一次小波分解，分解成高頻分量d_j-1，k和低頻分量c_j，k-1，兩個頻段的跨度相等，假設f(t)的采樣頻率為f?Hz，則高頻分量d_j-1，k所在頻段f～f/2Hz，低頻段的分量c_j，k-1所在頻段為0～f/2Hz，第二次小波分解只對第一次分解得到的低頻分量c_j，k-1再進行分解，高頻分量d_j-1，k保留不變，c_j，k-1經過第二次小波分解后，頻段進一步被細分成兩段c_j-2，k和d_j-2，k，其中c_j-2，k所在頻段為0～f/4Hz，d_j-2，k所在頻段為f/4～f/2Hz，依次類推，在經過j次的小波分解，共得到j+1個頻段的小波系數，依次為c_0，k，d_0，k，d_1，k......d_j-2，k，d_j-1，k，每一次的小波分析采用如下多分辨率分析的正交小波變換快速算法：

對任意信號f(t)，根據尺度方程和小波方程產生的母小波或者基本小波φ_j，k(t)和ψ_j，k(t)，按照式(1)和(2)得到尺度系數和小波變換系數c_j，k，d_j，k：

cj,k=<f(t),φj,k(t)>=∫-∞∞f(t)φj,k(t)dt·---(1)]]>

dj,k=<f(t),ψj,k(t)>=∫-∞∞f(t)ψj,k(t)dt·---(2)]]>

其中尺度函數φ_j，k(t)和小波函數ψ_j，k(t)由選定的母小波或者基本小波φ(2^jt-k)和ψ(2^jt-k)按照方程(3)和(4)得到：

φj,k(t)=2j/2φ(2jt-k).---(3)]]>

ψj,k(t)=2j/2ψ(2jt-k).---(4).]]>