微机型继电保护测试仪检定系统的设计与实现

摘要

继电保护测试仪是对继电保护装置进行调试和定期检验的主要仪器,其性能参数的可靠性对电力系统安全运行具有重要意义。因此,继电保护测试仪的出厂性能指标需要进行调试及其使用后需要定期检定。传统的检定方法所需的仪器设备种类多,且检定流程繁琐,工作量大,工作效率低下,为此论文设计并实现了一种基于DSP和虚拟仪器技术的继电保护测试仪检定系统,解决了传统检定方法的上述问题。论文的主要工作包括:
　　检定系统的硬件设计,主要包括以DSP为核心的下位机数据采集处理单元、PC上位机网络通讯接口等硬件设计。下位机硬件设计包括信号调理电路、数据采集处理电路、多路开关切换电路、动作时间检测电路、通信接口电路等。数据采集处理单元采用TMS320VC33数字信号处理器和高速ADS8364模/数转换器进行设计,实现对6路电压、6路电流和动作时间等继电保护测试仪的性能参数的实时检测。
　　检定系统的软件设计,主要包括下位机数据采集处理软件和上位机计算分析检定处理软件等设计。论文对继电保护测试仪的性能参数检测方法进行了系统研究之后,详细地阐述了电压、电流有效值、频率、谐波等电参数以及动作时间的测量算法;提出了基于加窗插值 FFT的跟频采样改进算法:先用某一个固定的频率对被测信号进行采样,利用加窗插值 FFT算法进行分析计算出被测信号的频率,然后根据本次计算得到的与被测信号频率比较接近的频率,按照同步采样的原则调整下一次采样的采样频率,这样循环多次之后,测得的频率无限接近于被测信号频率,从而实现频率的跟踪采样,最终达到同步采样,减小同步误差的目的。论文重点阐述了下位机软件设计方法,为使论文完整便于阅读理解,对上位机软件设计也做了简要说明。
　　依照电力行业标准,论文最后对设计的继电保护测试仪的检定系统进行了主要性能测试分析,给出了测试结果,测试结果表明,本系统各项指标达到或高于电力行业标准,具有推广应用价值。

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第1章 引言

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究工作

1.4 本章小结

第2章 技术指标及相关性能参数检测方法

2.1 系统的主要技术指标

2.2 交流采样技术

2.3 基于加窗插值FFT的跟频采样改进算法

2.4 继电保护测试仪性能参数的检测

2.5 本章小结

第3章 检定系统的硬件设计

3.1 总体结构设计

3.2 DSP数据采集模块硬件设计

3.3 模拟信号调理模块硬件设计

3.4 时间检测模块硬件设计

3.5 本章小结

第4章 检定系统的软件设计

4.1 软件功能设计

4.2 DSP数据采集模块程序设计

4.3 时间检测模块程序设计

4.4 PC上位机程序设计

4.5 本章小结

第5章 性能测试及结果分析

5.1 测试准备工作

5.2 频率精度测试结果及分析

5.3 交流电压电流精度测试结果及分析

5.4 直流电压电流精度测试结果及分析

5.5 交流电压电流谐波总畸变率测试结果及分析

5.6 相位精度测试结果及分析

5.7 时间精度测试结果及分析

5.8 本章小结

第6章 总结

致谢

参考文献

附录