FinFET/GAAFET/CFET纳电子学的研究进展

集成电路延续摩尔定律的发展正在从鳍栅场效应晶体管(FinFET)纳电子学时代向原子水平上的埃(?魡)时代转变。综述了该转变阶段的三大创新发展热点,FinFET、环栅场效应晶体管(GAAFET)和互补场效应晶体管(CFET)纳电子学的发展历程和最新进展。在FinFET纳电子领域综述并分析了当今Si基CMOS集成电路的发展现状,包含覆盖了22 nm、14 nm、10 nm、7 nm和5 nm 5个发展代次的创新特点和3 nm技术节点的创新和应用。在GAAFET纳电子学领域综述并分析了各类GAAFET的结构创新,2 nm技术节点的关键技术突破,3 nm技术节点的多桥沟道场效应晶体管技术平台创新与应用,以及GAAFET有关工艺、器件结构、电路和材料等方面的创新。在CFET纳电子学领域综述并分析了CFET技术在器件模型、堆叠工艺、单胞电路设计和三维集成等方面的创新,展现出CFET超越2 nm技术节点的发展新态势。

智能变电站合并单元智能终端集成技术探讨

智能变电站的发展推动了设备向集成和整合的思路发展。对合并单元智能终端集成装置的需求进行分析,论述了其能有效减少设备数量、减少网络设备投资、节省屏柜空间等优势,对其采用的三种技术方案进行对比分析并给出推荐的集成方案。对集成装置涉及的关键技术问题进行讨论,分别从采样值(SV)和通用面向对象变电站事件(GOOSE)共网口传输、装置CPU资源整合、同步对时整合、检修压板整合、电源功率和人机接口等方面进行详细论述,并针对其应用的电压等级、保护装置接口改进、组网传输和检修调试等问题进行讨论。

智能变电站二次设备集成方案讨论

随着智能变电站二次设备应用的日趋成熟,将现有二次设备按照需求进行集成整合将是今后智能变电站的发展趋势。对智能变电站过程层、间隔层和站控层设备的集成方案进行了讨论,重点针对过程层合并单元和智能终端集成方案进行了分析;对间隔层保护装置、集中式测控装置、多功能测控装置、智能组件、故障录波和网络分析仪集成等方案进行了详细论述;对站控层一体化监控系统的集成进行了讨论。结合当前工程实际应用情况,提出在110kV及以下电压等级智能变电站试点应用合并单元智能终端集成装置、保护测控集成装置较为可行,为今后智能变电站的发展建设提供参考。

智能变电站中过程层和间隔层功能一体化IED的设计

常规变电站的智能化改造需要增加过程层设备并改造间隔层设备,施工复杂,对中低电压等级间隔经济性欠佳。提出了采用过程层和间隔层功能一体化智能电子设备(IED)的分散安装配置方案,并设计了功能一体化的新型IED,将合并单元、智能终端功能和测控、保护功能在一台物理设备中实现。介绍了该IED的总体设计方案和软硬件结构,主要由PowerPC主处理模块、数字信号处理器(DSP)数据处理模块、现场可编程门阵列(FPGA)综合处理模块和断路器智能控制模块组成。讨论了采样值数据流设计、通用面向对象变电站事件(GOOSE)信息的快速处理方法、测控保护功能设计等问题。最后建立了符合IEC 61850标准的一体化IED的信息模型。功能一体化的新型IED软硬件设计合理,性能满足要求,有较好的经济性,可以有效地简化中低电压等级间隔的智能化改造工作。

智能变电站保护动作时间延时特性研究

在智能变电站中,数字化保护所引入的合并单元、智能终端等智能设备延长了保护的动作时间,对电力系统故障的快速切除带来了安全隐患。因此,有必要对智能站中保护动作延时的环节进行深入分析。首先给出了智能站继电保护动作的各个延时组成部分,对比了其与常规站保护动作时间各环节的差异性。对差异环节中的采样延时和智能终端延时这两大主要延时构成部分进行了详细分析,给出了智能站延时现象的深层机理。探讨了降低各延时环节的有效措施。通过实验对比了常规站和智能站各环节动作时间的差异性,验证了理论分析的正确性。

220kV智能变电站不全停二次设备改造方案

目前在运的智能变电站存在部分不达标的智能二次设备,为电网安全运行埋下了隐患,需进行设备更换及整改调试。为防范改造过程中可能发生的安全风险,针对220 k V智能变电站不全停方式下开展二次设备改造的实施方案进行研究,提出了分间隔停电改造合并单元、智能终端等二次智能设备的调试工法和二次安全措施。该方案根据不同间隔改造时的安全风险点制定一对一的双重化安全措施,安全性高、操作性强,并在路平变电站的智能设备改造中得到了有效运用。

基于调度数据网的变电站智能设备远程维护系统

随着变电站综合自动化技术的应用与发展,大量无人值守的变电站陆续投入运行。对变电站内智能型装置(如RTU、测控单元)的有效维护是确保调度自动化系统正常发挥作用的基础。文章介绍了一种基于数据通信网的灵活实用的远程维护方案,利用调度自动化通信技术及SCADA技术,综合多种智能算法,实现设备故障的及时发现和诊断处理,为电网调度自动化系统的可靠运行提供技术保障。

一种应用于第三代智能变电站主设备就地模块的研究及开发

为解决智能变电站"三层两网"系统架构中过程层产品数量多,影响大,配置复杂及出现故障影响范围广等问题,对当前的智能变电站"三层两网"的架构进行分析,给出了第三代智能变电站的"两层一网"的系统架构设计。结合"两层一网"对过程层主设备就地模块关键技术进行研究,提出了一种基于"两层一网"系统架构下的第三代智能变电站的主设备就地模块设计方案,方案中的主设备就地模块替代了原过程层的合并单元、智能终端,同一次设备同体安装就地化设计。同时给出主设备就地模块的免配置方案、环网物理链路监视、多路SV级联数据自动切换等关键技术及其软硬件架构设计。经权威机构检测,完全满足IEC 61850标准,功能简单,性能优良,可靠性高,实现了一次设备智能化,减轻了运维负担,提高系统的可靠性,有广泛推广的现实意义。

数字化集成保护控制系统的实现方案

变电站数字化、智能化为站域信息共享提供了技术保障,因此开发了一种新型数字化集成保护控制(DIPC)系统。系统主要由设备层智能终端(IT)、合并单元(MU)和系统层多功能保护控制器(MPCU)三大核心部分构成,分别给出了它们的硬件架构和软件设计方案。该系统基于IEC61850标准,采用两级相量计算和保护起动判据,提高了保护的快速性和可靠性。测试结果表明,该系统可对故障作出快速、可靠的反应,其集成通信和运算能力满足保护跳闸的要求。

一体化电网运行智能系统的源端维护技术

详细介绍了一种源端维护技术,该技术是一种电力二次系统的模型数据共享技术,其在电力系统厂站端采用IEC 61850标准进行全站建模,对变电站的电网结构、一次设备、二次设备及一、二次设备关联关系进行建模,生成变电站配置描述(SCD)文件,并转换成IEC 61970公共信息模型(CIM)文件,然后由主站自动导入;厂站端还需提供接线图的可缩放矢量图形(SVG)模型给主站端;主站端可以向厂站端订阅需要监测的数据。通过上述过程,一个新建的或改造后的变电站(电厂)的二次信息可以免除传统的手工维护过程,同时模型、图形、数据可以在任何互联的一体化电网运行智能系统中共享。

适用于数字化变电站的继电保护数据处理新方法

在分析数字化变电站中数据处理基本要求的基础上,提出一种继电保护数据处理新方法。新方法直接对合并单元传输来的等间隔采样数据进行傅里叶变换,然后按照实测频率对傅里叶变换得到的正余弦项进行修正,从而得到输入信号的真实有效值和相位。新方法采用了相位偏移比较的周期法测频,可实现对信号频率的实时高精度测量;不需要进行数据插值和采样率转换,完全适用于基于相量的各种保护元件。文中给出了新方法的具体实现流程,并对如何处理采样值启动等相关问题进行了讨论。利用数字仿真手段验证了方法的可行性和有效性。

智能变电站培训仿真系统过程层设备研究

针对数字-物理混合型智能变电站培训仿真系统的特点,结合IEC61850对过程层设备的要求,提出了一种一次系统仿真模块与二次设备之间的对接方案。以W5100芯片为以太网模块核心控制器,EP3C80为微处理器,搭建了具有故障模拟功能的仿真用合并单元和开关设备的智能终端。实践表明,设计的仿真用过程层设备与一次系统仿真模块、二次设备之间的通信正常,整个智能变电站培训仿真系统运行稳定。

多ARM协同架构的智能合并单元设计

为降低合并单元设备成本、增强其智能化和通用化特性,利用多ARM(高级精简指令集处理器)并行处理的优势来构建智能合并单元。采用灵活的模块化方式来进行总体架构的设计,通过光纤接口方式与其他智能电子设备建立基于快速以太网的双向通信,遵循IEC 61850通信标准进行采样值报文和GOOSE报文的高速网络化传输。结合数据处理和报文传输的要求,详细阐述了采样控制和开入开出控制等核心部分的软件处理流程。采样值及GOOSE传输等相关测试结果表明,该智能合并单元工作可靠而稳定,可满足智能变电站中合并单元在实时性强、可靠性高、通信流量大等方面的要求。

10kV集成式无功补偿装置智能终端的研制

根据智能变电站对无功补偿设备的要求,需要进行研制智能化集成式并联电容器无功补偿装置智能终端,根据特性功能划分,把测量IED、空调控制IED、隔离/接地开关控制IED、避雷器在线监测IED、保护IED整合为无功补偿装置智能终端,结合集成式电容器无功补偿装置的就地运行情况完成智能非电量保护、隔离/接地开关控制、避雷器运行参数状态,实现无功补偿装置的智能控制、保护、运行状态监视和综合判断等功能。该智能终端完成研制对实现集成式并联电容器无功补偿装置的智能化有着重大意义。

某变电站遥测子系统替代设计

针对变电站老旧自动化设备延寿改造的要求,对这些变电站的自动化监控系统及其遥测子系统的组成、功能、实现技术进行分析研究.针对现有遥测子系统运维的问题,提出了使用电能量远方终端中瞬时量采集功能替换其遥测子系统的解决方案,并论证了这一方案的技术可行性.基于自动化监控系统智能电气设备的接口条件,在分析研究电能量远方终端中Modbus模块的实现方法以及CDT规约之后,完成了对电能量远方终端软件中CDT规约模块的设计开发,实现了从电能量远方终端到远动终端的电气参数信息转发,并在一座变电站投入运行.

智能开关设备优化设计方案探讨

分析了现阶段智能开关设备智能终端、在线监测及合并单元整合的可行性,整合的效益以及对运行维护的影响,并提出如下优化整合方案:在智能开关机构内部安装执行采集模块,利用光缆将该执行模块与智能组件连接。此外,各机构内光缆采用环形接线方式,以简化现场施工和提高可靠性。

智能变电站监控信息优化的探讨

针对大运行体系建设下集中监控业务对变电站监控信息优化的需求,根据智能变电站监控信息的特点,提出了智能变电站监控信息在接入远方监控系统前信息优化的方法。应用结果表明:智能变电站监控信息通过该方法优化后,不仅能够保证信息的可靠性和准确性,还能够大幅减轻各级调度监控人员以及现场运维人员的工作强度,有效提高工作效率。

智能变电站110(66)kV系统多合一装置整合研究

智能变电站中智能终端、合并单元的应用使二次设备和屏位数量增加,一方面导致接线复杂,另一方面导致网络传输压力大、信息丢失等,影响变电站运行稳定性;而目前35(10)kV多合一装置已广泛应用于智能变电站的低压侧,实现保护、测控、操作等功能,既可组屏安装,也可就地安装,运行经验丰富。此文提出借鉴35(10)kV多合一装置经验,研究集成保护、测控、非关口计量、合并单元、智能终端的多合一智能型装置方案,以达到减少间隔层设备及屏柜配置、提高信息处理效率、简化智能变电站内接线的目的。

智能变电站保护整组动作时延优化技术研究

相比常规变电站,智能变电站增加了合并单元和智能终端设备,保护整组动作时间有所延长,给电网安全稳定运行带来了不利的影响。分析了智能变电站的体系结构,对造成保护动作时间延长的各个关键环节进行了研究,提出了合并单元、智能终端及保护装置时延优化方案,通过动模实验验证了时延优化效果。优化二次设备的动作时延,可以提高智能变电站保护整组动作时间,保障电力系统安全稳定运行,为后续智能变电站的建设和方案设计提供切实的技术支撑。

智能变电站合并单元智能终端整改方案的探讨

根据国家电力调度通信中心对智能变电站合并单元、智能终端整改的要求,总结山西省智能变电站合并单元、智能终端整改难点,提出全站全部停运、部分停运、按间隔停运、双套分网等整改技术方案,通过分析各技术方案的优缺点及使用条件,提出了相应的建议。