基于FPGA的便携式故障录波仪研究与实现
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｔ ａ ｃ ｉ ｏｎ ｎｄ ｏｍ ｍｕｎｃａ ｉ ｃｉ ｕｉｉ ｉ ｔ ｏｎ ｒ ｔｔ ｃ ， ａｃ ｅ ｅｓ ｈｇｈ ｐｅ ａｎ ｈｉ ｐｒ ｓｏ ｏ ｔｅ ａ ｔ ｈｉｖ ａ ｉ ｓ ｅｄ ｄ ｇｈ ｅｃｉｉｎ ｆ ｈ ｆ ｕｌ ｄａａ ８ ｏｌ ｃ ｉ ａ ｄ ｒ ｓ ｉｓｏ ｔ ｃ ｌ ｔ ｅ ｏｎ ｎ ｔ ａｎ ｍ ｓ ｉｎ． Ｔｈｉ ｉｄ ｆｆ ｕｌ ｅ ｒ ｒ ｓ ｓ ａｌｓ ｌ ｌ ｔｗｅｉ ｔａｎ ｈｇｈ ｎｅｇｒｔ ｓ ｋｎ ｏ ａ ｔ ｃｏ ｄｅ ｉ ｍ ｌ ｃａｅ，ｇｈ ｒ ｉ ｇｈ ｄ ｉ ｉｔ ａ ｉ ｏｎ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｐ ａｂｌ ｆ ｌ ｒ ｏｒ ， ｙ ｒ ｓ：ｏｔ ｅ， ｔ ｅｃ ｄｅｒ ａｕ ＦＰＧＡ
ｅ ｅ ｄ ｄ ＣＰ ｏ ｅ ｏ ｏｅ Ｆ Ｇ ｃ ｉ ｏ ｆ ｉ ｈ ｓ ｅ ｕ ｃｉｎ ａ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔｅ ｅ ｐ ｎ ｅ ｏ ｕ ｎ ｃ ｍｐ ｔ ｒ ｉｔｒ ｃ ｍｂ ｄ ｅ Ｕ ｃ ｒ ｆ ｓ ｌ Ｐ Ａ ｈｐ ｔ ｉ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｒｆ ｎ ｔ ．ｎ ｈ ｏ ｇ ｈ ｘ ａ ｓ ｆ ｈ ｍａ — ｏ ｕ ｅ ｎｅ ａ — ｎ ｈ ｏ
后 的 系统 状 况 和 运 行 参 数 ， 为故 障诊 断 和 排 查 提 供 重要 依据 。 本 文提 出 了研 制 以高 性 能 Ｆ Ｇ Ｉ ／ —ｌ 入 式 操 作 系 统 为 核 Ｐ Ａ、 Ｃ ＯＳ Ｉ ￣ 嵌 心 ， 高 速 记 录 、 波 与 离／ 线 分 析 功 能 于 一 体 的 通 用 型 高 性 集 示 在 价 比 便 携 式 故 障 录 波 仪 。 该 系 统 采 用 单 一 Ｆ ＧＡ 芯 片 及 内嵌 Ｐ ＮＩ Ｉ软 核 ， 实 现 模 拟 信 号 的 高 速 数 据 采 集 、 号 处 理 、 ＯＳ Ｉ 以 信 传 输 存 储 以及 人 机 交 互 、系 统 管 理 和 逻 辑 运 算 等 功 能 的可 靠 性 与 适 时 性 ； ２位 高 速 高 精 度 模 数 转 换 器 的应 用 ，采 样 频 率 最 高 达 １ ２ ０ ／ ， 测 量 精 度 不 高 于 Ｏ５级 ； 活 设 置 通 信 方 式 ， 置 以 ０ Ｋ ｓ且 ． 灵 设 太 网、 Ｓ Ｕ Ｂ等 多 种 通 讯 接 口； 析 软 件 可 离 线／ 线 分 析 录 波 仪 分 在
《 业 控 制 计 算 机 ｝ ０ 年 第 ２ 工 ２１ １ ４卷 第 １ ０期
１３ ０
基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的便携式故障录波仪研究与实现
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｏ ｔ ｂ ｅ ａ ｌ Ｒｅ ｏ ｄ ｒ Ｂ ｓ ｄ ｏ Ｐ ｓ ａ ｃ ａ ｄ Ａｐ ｌ ｔ ｆ Ｐ ｒ ｌ Ｆ ｕｔ ｃ ｏ ａ ｃ ｒ ｅ ａ ｅ ｎ Ｆ ＧＡ
记录的数据。
１ 硬 件 设 计
道 ，每通 道 前 端各 加 入 一个 八 选 一模 拟 转 换 开关 即实 现 １ 模 ６个 拟 采 集 通道 ， 实 现 两个 通 道 的 同步 高速 采 样 。 并 模 数 转 换 器 Ａ Ｓ ８ ３的模 拟 量 输 入 范 围为 ０ ５ ， Ｄ ７６ Ｎ Ｖ 因此 将 模 拟 信 号 首 先 经 过 反 向 加法 器 ， 电压 范 围调 至 － ０ ￣ Ｖ， 通 将 ２Ｖ ０ 再 过 反 向 比例 器 ， 一 ０ ～ Ｖ 的 电 压 信 号 调 整 到 ０ ＋ Ｖ， 号 调 将 ２Ｖ ０ ￣５ 信
程 琼 王 昭 辉 （ 北工业 大 学 电气与 电子 工程 学院 ， 北 武汉 ４ ０ ６ ） 湖 湖 ３ ０ ８
摘 要
介 绍 了一 种 以 Ｆ ＧＡ 为设 计 核 心 的便 携 式 故 障 录 波 仪 ， 置采 用单 一 Ｆ Ａ 芯 片 的 内嵌 Ｃ Ｕ核 完 成 主控 功 能 ， 通 Ｐ 装 ＧＰ Ｐ 并
理 电路 如源自文库图 ２所 示 。
Ｖｃｃ
厂 一 Ｋ厂 ～ ～ — Ｉ ，
一 ～
一
Ｕｉ
Ｕｏ
二］
ｌｌ ｌ ＿ － ＿
Ｏ Ａ ２７ Ｐ４２
本 文 设 计 的 便 携 式故 障 录 波 仪 ，接 入 电 力 系 统 的二 次 侧 电 压信号 、 电流 信 号 及 一 系列 开 关 量 信 号 ， 过 以太 网 与 远 程 监 控 通
过 对 人 机 交互 和 通 信 等 电 路 的 扩展 ， 实现 了高 速 高精 度 的故 障数 据 的 采 集 和 传 输 。 装 置体 积 小 ， 该 重量 轻 且 集 成 度 高 。 于 由 其 便 携 性 ， 用 于 电 力低 压 系统 以及 大 型 故 障 录 波 装 置安 装 不便 的地 点 的 故 障 信 号 的 录 渡 。 适
关 键 词 ： 携 式 ， 障 录 波仪 ，Ｐ Ａ 便 故 ＦＧ
Ａｂ ｔａ ｔ ｅ ｒｃ Ｔｈｓ ｉ ｐａｐ ｐｒ ｅｎｓ ｎ ｗ ｐｏ ｂｌ ａ ｔ ｅｃ ｄｅｒ ｎｓｒ ｍｅｎ ｗｈｃ ｔ ｅｓ ｈ Ｆ ｅｒ ｅｓ ｔ ａ ｅ ｔａ ｅ ｆ ｕｌ ｒ ｏｒ ｉ ｔｕ ｔ ｉｈ ａｋ ｔ ｅ ＰＧＡ ａ ｔ ｃｏ ｅＴｈｓ ｓ ｈｅ ｒ ｉ ｄｅ ｉｅ ｓ ｔ ｅ ｖｃ ｕ ｅｓ ｈ
ｌ — 丽 一 Ｖ ｌ ”
故 障 录 波 仪 称 为 电 力 系 统 的 “ 匣 子 ” 是 电 力 监 测 必 不 可 黑 ， 少 的安 全 自动 装 置 ，它 可 以在 电力 系 统 故 障 时 自动 记 录 故 障 前
转 换 器 ， 有 较 好 的 共模 抑 制 能 力 Ｅ 在设 计 中 ， Ａ Ｓ ８ ３的 具 ｌ ｉ 。 将 Ｄ ７６ 两 组 二 选 一 的模 拟 转 换 通 道 中 各 选 取 一个 通 道 作 为 固定 采 集 通
ｅ ｅ ｄ ｄ ＣＰ ｏ ｅ ｏ ｏｅ Ｆ Ｇ ｃ ｉ ｏ ｆ ｉ ｈ ｓ ｅ ｕ ｃｉｎ ａ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔｅ ｅ ｐ ｎ ｅ ｏ ｕ ｎ ｃ ｍｐ ｔ ｒ ｉｔｒ ｃ ｍｂ ｄ ｅ Ｕ ｃ ｒ ｆ ｓ ｌ Ｐ Ａ ｈｐ ｔ ｉ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｒｆ ｎ ｔ ．ｎ ｈ ｏ ｇ ｈ ｘ ａ ｓ ｆ ｈ ｍａ — ｏ ｕ ｅ ｎｅ ａ — ｎ ｈ ｏ
后 的 系统 状 况 和 运 行 参 数 ， 为故 障诊 断 和 排 查 提 供 重要 依据 。 本 文提 出 了研 制 以高 性 能 Ｆ Ｇ Ｉ ／ —ｌ 入 式 操 作 系 统 为 核 Ｐ Ａ、 Ｃ ＯＳ Ｉ ￣ 嵌 心 ， 高 速 记 录 、 波 与 离／ 线 分 析 功 能 于 一 体 的 通 用 型 高 性 集 示 在 价 比 便 携 式 故 障 录 波 仪 。 该 系 统 采 用 单 一 Ｆ ＧＡ 芯 片 及 内嵌 Ｐ ＮＩ Ｉ软 核 ， 实 现 模 拟 信 号 的 高 速 数 据 采 集 、 号 处 理 、 ＯＳ Ｉ 以 信 传 输 存 储 以及 人 机 交 互 、系 统 管 理 和 逻 辑 运 算 等 功 能 的可 靠 性 与 适 时 性 ； ２位 高 速 高 精 度 模 数 转 换 器 的应 用 ，采 样 频 率 最 高 达 １ ２ ０ ／ ， 测 量 精 度 不 高 于 Ｏ５级 ； 活 设 置 通 信 方 式 ， 置 以 ０ Ｋ ｓ且 ． 灵 设 太 网、 Ｓ Ｕ Ｂ等 多 种 通 讯 接 口； 析 软 件 可 离 线／ 线 分 析 录 波 仪 分 在
《 业 控 制 计 算 机 ｝ ０ 年 第 ２ 工 ２１ １ ４卷 第 １ ０期
１３ ０
基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的便携式故障录波仪研究与实现
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｏ ｔ ｂ ｅ ａ ｌ Ｒｅ ｏ ｄ ｒ Ｂ ｓ ｄ ｏ Ｐ ｓ ａ ｃ ａ ｄ Ａｐ ｌ ｔ ｆ Ｐ ｒ ｌ Ｆ ｕｔ ｃ ｏ ａ ｃ ｒ ｅ ａ ｅ ｎ Ｆ ＧＡ
记录的数据。
１ 硬 件 设 计
道 ，每通 道 前 端各 加 入 一个 八 选 一模 拟 转 换 开关 即实 现 １ 模 ６个 拟 采 集 通道 ， 实 现 两个 通 道 的 同步 高速 采 样 。 并 模 数 转 换 器 Ａ Ｓ ８ ３的模 拟 量 输 入 范 围为 ０ ５ ， Ｄ ７６ Ｎ Ｖ 因此 将 模 拟 信 号 首 先 经 过 反 向 加法 器 ， 电压 范 围调 至 － ０ ￣ Ｖ， 通 将 ２Ｖ ０ 再 过 反 向 比例 器 ， 一 ０ ～ Ｖ 的 电 压 信 号 调 整 到 ０ ＋ Ｖ， 号 调 将 ２Ｖ ０ ￣５ 信
程 琼 王 昭 辉 （ 北工业 大 学 电气与 电子 工程 学院 ， 北 武汉 ４ ０ ６ ） 湖 湖 ３ ０ ８
摘 要
介 绍 了一 种 以 Ｆ ＧＡ 为设 计 核 心 的便 携 式 故 障 录 波 仪 ， 置采 用单 一 Ｆ Ａ 芯 片 的 内嵌 Ｃ Ｕ核 完 成 主控 功 能 ， 通 Ｐ 装 ＧＰ Ｐ 并
理 电路 如源自文库图 ２所 示 。
Ｖｃｃ
厂 一 Ｋ厂 ～ ～ — Ｉ ，
一 ～
一
Ｕｉ
Ｕｏ
二］
ｌｌ ｌ ＿ － ＿
Ｏ Ａ ２７ Ｐ４２
本 文 设 计 的 便 携 式故 障 录 波 仪 ，接 入 电 力 系 统 的二 次 侧 电 压信号 、 电流 信 号 及 一 系列 开 关 量 信 号 ， 过 以太 网 与 远 程 监 控 通
过 对 人 机 交互 和 通 信 等 电 路 的 扩展 ， 实现 了高 速 高精 度 的故 障数 据 的 采 集 和 传 输 。 装 置体 积 小 ， 该 重量 轻 且 集 成 度 高 。 于 由 其 便 携 性 ， 用 于 电 力低 压 系统 以及 大 型 故 障 录 波 装 置安 装 不便 的地 点 的 故 障 信 号 的 录 渡 。 适
关 键 词 ： 携 式 ， 障 录 波仪 ，Ｐ Ａ 便 故 ＦＧ
Ａｂ ｔａ ｔ ｅ ｒｃ Ｔｈｓ ｉ ｐａｐ ｐｒ ｅｎｓ ｎ ｗ ｐｏ ｂｌ ａ ｔ ｅｃ ｄｅｒ ｎｓｒ ｍｅｎ ｗｈｃ ｔ ｅｓ ｈ Ｆ ｅｒ ｅｓ ｔ ａ ｅ ｔａ ｅ ｆ ｕｌ ｒ ｏｒ ｉ ｔｕ ｔ ｉｈ ａｋ ｔ ｅ ＰＧＡ ａ ｔ ｃｏ ｅＴｈｓ ｓ ｈｅ ｒ ｉ ｄｅ ｉｅ ｓ ｔ ｅ ｖｃ ｕ ｅｓ ｈ
ｌ — 丽 一 Ｖ ｌ ”
故 障 录 波 仪 称 为 电 力 系 统 的 “ 匣 子 ” 是 电 力 监 测 必 不 可 黑 ， 少 的安 全 自动 装 置 ，它 可 以在 电力 系 统 故 障 时 自动 记 录 故 障 前
转 换 器 ， 有 较 好 的 共模 抑 制 能 力 Ｅ 在设 计 中 ， Ａ Ｓ ８ ３的 具 ｌ ｉ 。 将 Ｄ ７６ 两 组 二 选 一 的模 拟 转 换 通 道 中 各 选 取 一个 通 道 作 为 固定 采 集 通