数字继电保护测试仪检测系统的数据采集装置研制

摘要

继电保护测试仪是确保电力系统安全稳定运行的重要测试工具，可以对变电站中的继电保护装置进行检测；随着变电站中数字化、智能化装置的使用，继电保护装置也逐步实现了数字化，而针对数字继电保护装置的测试也有了新的标准与要求。根据 DLT/860系列标准研发的数字继电保护测试仪，可以有效的测试数字化继电保护装置的性能，为电力系统的安全运行提供了一个重要的保障。因此，有必要研制数字继电保护测试仪检测系统，用于对数字继电保护测试仪的性能进行定期检测。
　　本课题研制了数字继电保护测试仪检测系统的数据采集装置，该装置属于数字继电保护测试仪检测系统的核心部分，能够对数字继电保护测试仪输出的相关信号进行数据的采集与处理，使得检测系统可以对数字继电保护测试仪的主要功能进行检测。针对数字继电保护测试仪输出的交流小信号、FT3数据帧以及开关量信号，数据采集装置都可以进行数据的采集与处理，并将处理所得的数据发送给检测系统的上位机进行分析与显示。本设计以基于 Cortex-M4内核的STM32F407ZGT6处理器与可编程逻辑器件 CPLD为核心，六路交流小信号由PGA205可编程增益放大器进行放大处理，然后使用高精度 A/D采样芯片ADS8556进行采样，并通过FFT运算求得信号的幅值；FT3数据帧使用曼彻斯特编码，由CPLD对FT3数据帧进行曼彻斯特解码，通过STM32F407ZGT6处理器将解码所得的数据发送给上位机进行处理；数据采集装置设计了四对开关量，可用于检测数字继电保护测试仪的开关量模块；数据采集装置与检测系统的上位机之间使用以太网进行快速通信。
　　本文首先介绍了课题研究的背景及意义，对数据采集装置需要完成的主要任务进行了说明，其次对数据采集装置所用到的算法及协议进行了介绍。接着在硬件设计部分结合电路图对装置的硬件模块进行了分析，在软件设计部分结合软件流程图对装置的软件设计进行了说明；然后通过测试确定了数据采集装置各模块的性能达到了设计要求，最后对本课题的成果进行总结并提出了设计的不足之处与改进措施。

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第1章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要研究内容

1.4 本章小结

第2章 数据采集装置相关算法和协议介绍

2.1 数据采集装置概述

2.2 交流小信号采样方法选取

2.3 快速傅里叶变换

2.4 符合IEC60044-8标准的FT3数据帧格式介绍

2.5 FT3数据帧曼彻斯特解码方法介绍

2.6 本章小结

第3章 数据采集装置的硬件设计

3.1 系统硬件方案设计

3.2 ARM最小系统设计

3.3小信号检测模块电路设计

3.4 曼彻斯特解码模块电路设计

3.5 开关量电路设计

3.6 网口通信电路设计

3.7 本章小结

第4章 数据采集装置的软件设计

4.1 软件平台介绍

4.2 主程序设计

4.3 小信号检测模块程序设计

4.4 FT3数据帧曼彻斯特解码程序设计

4.5 开关量程序设计

4.6 通信程序设计

4.7 本章小结

第5章 系统调试与结果分析

5.1 系统调试

5.2 试验结果与分析

5.3本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研说明

致谢

附录

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