基于MCU+CPLD结构的行波测距装置设计

＋Ｃ Ｌ ｄ ｔ ｉ ｄｙ ｎ ｏｄ ｒｔ ｍｐｏ ｅｔ ｅｎｅ ｓ Ｉ ｒｃｓｏ ｎ ｖ ｉ ｈ ｅ ｄｉ ｆ ｅ ｃ ｃｅｍｅ ｒ ｈ Ｐ Ｄ ｉ Ｐ Ｄ ｅａ ｅ ｌ ．Ｉ ｒ ｅ ｏｉ ｒｖ ｈ ｌａ Ｉｅ ｐ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ａ ０ ｌ 】 ｉ ｄｔｅ ｄ ａ ｔ ｍｅｏ ｔ ｙ ｌ ｈ ｍｏｙ，ｔｅＣ Ｌ ｓ
交互 等功 能 ；Ｐ ３５ 主 要有两 个 功能模 块 ， ＥＭ ２６ 高速 数据 采集
控制器模块和 时标标定 模块 ， 者产 生高速 Ａ 前 Ｄ工作需 要 的 时序 ， 控制 Ａ Ｄ实现 高速数据采集 ， 后者根据 门槛值 比较结果
标定故障信号 的时标 。外围电路主要 负责输入 信号的调理 、
信号波形 ， Ｄ型原 理需 要 记 录行 波信 号 到 达线 路 两端 的时
标 。该行波测距装 置可同时对六条线路 进行故 障监测 ， 它主 要 由 １ 单 片 Ｍ ９１ ６位 Ｃ Ｓ２和 Ｃ Ｌ Ｐ ３ ５ Ｐ Ｄ Ｅ Ｍ ２６及其 外 围 电路 构 成 。其中 Ｍ ９ １ Ｃ Ｓ２负责采集 数据 的转 移 、 通信 和人 机界 面 的
Ｐ￥ 标 ｉ Ｐ定
高速 采集 控 制
理
２ 关键 问题 的解决
圈
图 １ 系统 的硬 件 结 构
ｌ 总体方 案设计
输配 电线路发 生故 障时产 生 的故 障行波 属于 高频暂 态 信号 。根据行波法 Ａ型原理 的要求 需要 准确 记 录故障 行波
该测距装 置的原理主要 依据 的是 故障行 波测距 的 Ａ型 原理和 Ｄ型原理 ， 中 Ａ型原 理是 单端 测距 原理 ， 其 Ｄ型原理 是 双端 测距 原理。两种测距原理各有 其优缺点 ， 以一般行 所 波测距装 置都综合了这两种测距原理∞ 。 】 ２ １ 高速数据采集 ． Ａ型测距原 理主 要依据 故障 行波 信 号第 一次 到 达线路 末端 和由线路末端反射 到故 障点 后再 次反射 到 达线路 末端 的时问来 计算故障 点 的距 离 。由于故 障行 波信 号是 频率 在
Ｋ呵
Ｔａｅｉ ａｅ Ｆｕ ｃｔｎ Ｈｇ－ｐ ｔａ ｃｕ ｉ ｎ Ｃ Ｌ ｒ ｌｎ ｗ ｖ ａ ｔｏａｏ ｉ ｓ￣ ｔ ａｑｉｔ Ｐ Ｄ ｖｌｇ ｌｌ ｉ ｈ ｄａ ｓｉ ｏ
号触发时 ， 就 记 录下 此 时 的 Ｓ Ａ 它 Ｒ Ｍ地 址 和行 波 到 达 的时
引 言
电力 系统 中输配电线路存在 隐患 或者发生 故障时 ， 如果
标， 并继续采样 ｌｍ ， Ｏ ｓ然后通 知 Ｍ Ｕ读取 时标 和 ＳＡ Ｃ Ｒ Ｍ中保 存 的波形数 据。
不能及 时准确 的实现故障定位并排除 ， 能会引起严 重的后 可
果 。因此迅速准确 的实 现故 障定 位对 于保 障生 产和 日常 生
活 用电具有 重要的意义 。
ｌＰ 钟Ｉ ｓ Ｇ时
滤波 、 门槛值 比较等功 能。
几十 Ｋ ｚ Ｈ 到几 百 Ｋ ｚ Ｈ 之间的高频暂态信 号 ， 根据奈 氏采样 定 理 采样 信号频率至少 是被采 样信 号 频率 的两倍 以上 才不 至
于发生频谱 混叠 ， 以利 用 Ａ型原理进 行故 障测 距 时 ， 提 所 要
系统 正常 工作时 ， 速数据 采集 控制器 控制高 速 Ａ 高 Ｄ将
杨书凯 孙 同景 季 涛
Ｊ ａ Ｉ ｏ Ｔ
ＹＮ ｈ－ ｉ Ｓ Ｎ ｏｇ ￣ Ａ ＧＳｕｋ Ｕ Ｔｎ－ ａ ｊ
本文详细介绍 了基于 Ｍ Ｕ＋Ｃ Ｌ Ｃ Ｐ Ｄ结构的故障行波测距装置的原理、 结构及 其特点 。针 对以往装置存 在 的ｊ 烈距精度较低和循环存储器死 区问题 ， 采用 了 Ｍ Ｕ＋Ｃ Ｌ Ｃ Ｐ Ｄ的 系统结构 ， 用集成度较 高的 Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ器件 重
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僵息拄术 与僵囊． １ ：
基 于 ＭＣ Ｕ＋Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ结构 的行 波 测 距 装 置设 计
Ｄ ｓｇ ｆＦ ｕｔ ｏ ａｉｎ Ｄｅ ｉｅｏ ａ ｔ ｅ ｅａｅ ｒｖｌ ｎ ａ ｅ ａｅ ｎ ＭＣ ＋Ｃ Ｌ ｔ ｃｕｅ ｅｉｎｏ ａ ｌ Ｌ ｃ ｔ ｖｃ ｎ Ｆ ｕ ｎ ｒｔｄＴ ａ ｅｌ ｇＷ ｖ ｓＢ ｓｄ ｏ Ｕ ｏ ｌ Ｇ ｉ Ｐ Ｄ Ｓｒ ｔｒ ｕ

Ｉ
信
号 调
２ ０世纪 ９ ０年代初 ， 国提 出暂 态电 流信号 的输 电线路 我 行 波故 障测 距技术 ， 而推动了现代行波 故障测距技 术 的发 从 展， 而且 由于波法 与其他故障测距方法相 比有许 多突 出的优 点 ， 以目前得到 了广 泛的应用 。但 是 目前的行 波法测距 装 所 置还存在一些问题…有待改进 ， 中测距 精度 问题 和循环 存 其 储器死 区问题就是 目前 需要 解决 的两 个 问题 。笔者 重点 针 对上述问题对故障行波测距装 置做了一些设计 。
ｕｅ ｅ ｇ ｅｈ － ｓｄｔ ｄ ｉ ｔ ｉ ｓ ｏ ｓ ｎｈ ｇ ￣ ｈ
ｄｔ ａｑｉｆｎａｄｔ ｅｆｇｍ ｄｌ．ｈ ｉｕ ｔｎｓｏ ｅｄ ｉ ｇｔ ａ ｃｕ ｉｏ ｎ ｍ －ａ ｏｕｅＴｅｓ ｌ ｉ ｗ ｔ ｅ ｇ ｉ ｒｈ． ａ ｓ ｉ ｉ ｌ ｍ ａｏ ｈ ｈ ｓ ｎ ｓ ｉ
新设计 了高速采集控制器和时标标定模块 ， 消除 了循环存储器死 区问题 ， 也提 高 了测距 精度。仿真 结果
也 验 证 了设 计 的 正确 性 。
行波
故 障定位
高速数据采集
ＣＬ ＰＤ
Ａｂ 嘣 醴
Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｉｔ ｄ ｃ ｓ ｔｅ ｐ ｉｃｐ ｅ ，ｔｕ ｔｒ ｎ ｈ ｒ ｃｅｉｔ ｓ ｏ ｆｕｔ ｏ ａｉｎ ｄ ｖｃ ａ ｅ ｉ ＭＣ ｈ ａ ｅ ｒ ｕ ｅ ｒ ｉｌ ｓ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｃ ａａ ｔｒ ｉ ｆ ａ ｌ ｌｃ ｔ ｅ ｉ ｅｂ ｓ ｄ Ｏｌ Ｕ ｎｏ ｈ ｎ ｓ ｒ ｓｃ ｏ