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研究生: 劉名福
Ming-Fu Liu
論文名稱: 符合IEC 61850通訊協定之電子式比流器通訊介面設計
Design of Electronic Current Transformer Communication Interface for Fulfillment of IEC 61850 Communication Protocol
指導教授: 陳南鳴
Nanming Chen
口試委員: 辜志承
Jyh-Cherng Gu
楊金石
Jin-Shyr Yang
蔡元繽
Yuan-Pin Tsai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 64
中文關鍵詞: 傳統式比流器電子式比流器無鐵芯式霍爾比流器MSP-430IEC 61850-9-2Wireshark
外文關鍵詞: traditional current transformer, electronic current transformer, coreless Hall current transformer, MSP-430, IEC 61850-9-2, Wireshark
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電力系統逐漸向超高壓、大容量和數位化的方向發展,電子式比流器替代傳統的電磁式比流器是趨勢,但是電子式比流器與傳統比流器的輸出形式有很大的不同,如何選擇和設計變電站層、過程層與間隔層保護測量二次設備之間的介面就成為要解決的關鍵問題。
本文按照國際電工委員會制定的電子式比流器標準IEC 61850-9-2,對電子式比流器數位輸出的實現方法進行了研究,主要內容包括過程層數位信號處理模組與編碼模組的整合、變電站層數據的紀錄與封包的分析。
過程層通訊模組是連接資料採樣裝置與間隔層保護監控設備的橋樑,本文採用MSP-430 F47187作為微處理器,將本文使用之無鐵芯式霍爾比流器所量測的數據進行接收,且合併處理,最後將完整的資料格式進行編碼後通過光纖網路傳輸到變電站層,並利用Wireshark軟體分析網路封包以及LabVIEW軟體記錄實驗結果。
在實驗量測過程中,輸入至電纜之感應電流為額定有效值600A,進行了額定電流100、120、20以及5%電流的量測、採樣波形的還原、自動化量測系統測試以及網路封包的分析,最後的實驗結果可知MSP-430與通訊模組之間的通訊並無異常,實驗所擷取之封包皆有符合IEC 61850-9-2規範格式。


Development of smart grid requires substitution of traditional electromagnetic current transformers by electronic current transformers. However, output formats of electronic current transformers and traditional electromagnetic transformers are very different. Therefore, the selection and design of the interfaces of the station level, the process level and the bay level become a key issue.
According to IEC 61850-9-2 standard, a digital communication interface for electronic current transformer is designed and implemented in this research. The main contents are the integration of processing and encoding signal modules in process level, as well as data records and packet analysis in station level.
MSP-430 F47187 is used as the central processor of the process and bay level interface module. It is the bridge from high-speed data sampling system in the process level to measurement and control device in bay level. It collects data from coreless Hall current transformers, then processes and encodes the data after packing total frame based on the standard. Finally, these data are transmitted to bay level using optical fiber. The packet format is analyzed by Wireshark and the results are recorded by LabVIEW.
In the course of the experiment, the induced current input of the cable is rated at rms 600A, measuring the range 100, 120, 20 and 5% of rms current, sample value waveform recovery, automatic measurement system test and packet format analysis. The final experimental results prove that there are no communication problems between MSP-430 and the module. All packets used in the experiment comform with the IEC 61850-9-2 specification format.

中文摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 VI 圖目錄 IX 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究方法與步驟 2 1.3 論文大綱 2 第二章 電子式比流器與通訊標準介紹 4 2.1 前言 4 2.2 電子式比流器之使用現狀 4 2.2.1 北美 4 2.2.2 歐洲 5 2.2.3 日本 5 2.2.4 中國 6 2.3 電子式比流器之分類 7 2.3.1 無源式 7 2.3.2 有源式 8 2.4 電子式比流器之原理 9 2.4.1 Faraday原理的電子式比流器 9 2.4.2 Rogowski線圈的電子式比流器 10 2.4.3 低功率比流器 12 2.4.4 傳統式霍爾比流器 13 2.4.5 無鐵芯式霍爾比流器 15 2.5 電子式比流器之通訊標準 17 2.5.1 IEC 60044-8 17 2.5.2 IEC 61850-9-2 21 2.5.3 IEC 61869 27 2.6 電子式比流器於IEC 61850之架構 29 第三章 嵌入式系統MSP-430與軟體開發 32 3.1 前言 32 3.2 MSP-430 介紹 33 3.2.1 MSP-430 架構 33 3.3 軟體開發環境介紹 34 3.3.1 CCS整合開發環境 34 3.3.2 Wireshark 35 第四章 通訊介面架構與設計 38 4.1 硬體架構 38 4.1.1 ADC控制器 38 4.1.2 乙太網路傳輸模組 40 4.1.3 61850通訊模組 40 4.2 軟體程式設計 42 4.2.1 MSP-430介面設計流程 42 4.2.2 感測訊號處理設計 43 4.2.3 自動化量測系統 45 第五章 實驗結果與驗證 48 5.1 實驗平台之搭建 48 5.2 LabVIEW還原MSP-430內部採樣值波形測試 49 5.3 發送封包分析與驗證 50 第六章 結論與未來研究方向 55 6.1 結論 55 6.2 未來研究方向 55 參考文獻 57 附錄 MSP-430通訊程式 62

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無法下載圖示 全文公開日期 2019/06/20 (校內網路)
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全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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