基于DSP的故障录波器设计及故障测距方法的研究

摘要

该文通过分析国内外故障录波器的发展现状,针对中国当前电力部门的要求和工程实际问题,研制了一种基于DSP(TMS320F206)和CPLD(XC95108)技术的新型故障录波器.论文完成了基本的硬件电路设计和软件算法设计.硬件设计方面,根据电力系统中数据采集和处理的实际特点,用CPLD和DSP控制可对六路同时采样的高速A/D转换器ADS7864来完成六路信号的数据采集;并用CPLD实现一些控制部分的功能,主要完成了缺相检测、采样脉冲产生、键盘消抖、地址译码等功能;通讯部分由RS232、RS485提供了用户接口.软件算法方面,系统对信号采用了抗混叠软件滤波(FIR),并采用传统的快速傅立叶变换(FFT),对采样的电压和电流信号进行频谱分析.论文中还详细分析了电网各参数,故障分量以及正、负、零序分量的计算.论文的最后还分析和研究了目前的各种故障测距方法,评述了各自的优点和不足,在应用中应根据实际进行选择.

目录

文摘

英文文摘

1.绪论

1.1引言

1.2故障录波器在电力系统中的作用

1.3本课题的意义

1.3.1故障录波的研究现状

1.3.2 DSP技术在电力系统中的应用前景

2.故障录波器的设计概述

2.1对故障录波器的基本要求

2.2数据记录时间和方式

2.3启动方式及启动判据

2.4故障录波数据的记录格式

2.5基于DSP的故障录波器的系统原理简述

3.故障录波器的硬件设计

3.1硬件设计准则

3.2主要硬件电路介绍

3.2.1测频电路

3.2.2模拟量数据采集电路

3.2.3开关量电路

3.2.4复位与看门狗

3.2.5定时监测的实现

3.2.6人机接口设计

3.2.7通信接口设计

3.2.8用GPS卫星同步时钟给录波装置对时

4.本系统选用的主要芯片及开发环境简介

4.1 DSP器件(TMS320F206)

4.1.1 TMS320F206结构简介

4.1.2 DSP的开发环境及流程

4.2 VHDL语言

4.2.1硬件描述语言

4.2.2 VHDL语言的特点

4.3可编程逻辑器件

4.3.1可编程逻辑器件的优点

4.3.2 XC95108简介

4.3.3 CPLD的开发环境及设计流程

5.CPLD在本系统设计中的应用

5.1分频器的实现

5.2缺相检测的实现

5.3ADS7864中的FIFO控制信号的产生

5.4键盘输入的消抖

6.系统中所采用的软件算法及实现

6.1 FIR滤波器的设计与实现

6.2基于FFT的谐波检测算法

6.2.1衰减直流分量的影响及补偿方法

6.2.2傅立叶变换

6.2.3 FFT变换

6.2.4 FFT算法的应用与DSP实现

6.3系统电参数的计算

6.3.1用均方根算法求取基本电参数

6.3.2故障分量的求取

6.3.3正、负、零序分量的求取

7.输电线路故障测距方法研究

7.1故障选相

7.2输电线路故障测距算法

7.2.1阻抗法

7.2.2故障分析法

7.2.3行波法

7.3各种测距方法的比较

结束语

致谢

参考文献