全光纤电流互感器数据处理系统的软硬件设计

摘要

互感器是电力系统中主要的保护和监控设备之一，随着电力系统向高电压、大容量发展，全光纤电流互感器以其自身的优势，取代了传统的电磁式电流互感器在电力系统中的位置。与此同时，对全光纤电流互感器后续检测电路算法及硬件电路的改进，也是至关重要的。 本课题针对全光纤电流互感器后续数据处理部分的算法，提出了具体的方案，并进行详细地论证，还对适用于算法的硬件电路进行了设计。通过对过零解调法和相关解调法的仿真论证，最终选择相关解调法，因为该算法消除了调制深度和光强对信号解调的影响，并且线性度好，在π/2以内显现出良好的线性度，抗干扰能力也很强。而对于硬件电路，本课题选取FPGA结合DSP的方案，由FPGA来控制整个硬件电路时序及数据预处理，由DSP来实现数据的处理。凭借具有高集成度、高可靠性、高速和低功耗的FPGA，和具有高速和强大的数据处理能力的DSP的联合设计，为微弱信号的实时检测提供了条件和保证。通过设计和调试得出，本课题所选取的算法可在设计的硬件电路中正常运行，并且可以高线性度地检测到被测信号，满足指标要求，但是仍然存在着缺陷和改进空间，如算法的近似计算和调制信号与参考信号相位关系，都可通过其他的手段进行改进。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1全光纤电流互感器概论

1.2全光纤电流互感器信号的检测技术现状

1.2.1光纤陀螺检测法

1.2.2光纤陀螺微弱信号的检测技术现状

1.3课题研究的目的及主要工作

1.3.1课题研究的目的和意义

1.3.2课题研究的主要工作及需达到的技术指标

2全光纤电流互感器信号的检测方案

2.1 Sagnac效应的基本原理

2.2光纤陀螺输出信号的分析

2.2.1光纤陀螺输出信号的形式

2.2.2光纤陀螺输出信号的分析

2.3光纤陀螺输出信号的检测方案论证

2.3.1过零解调算法

2.3.2相关解调算法

2.3.3小结

3数据处理系统的硬件设计

3.1硬件方案概述

3.2数据处理系统的硬件设计

3.2.1 A/D模数转换模块设计

3.2.2数字信号处理器(DSP)设计

3.2.3可编程逻辑器件(FPGA)设计

3.2.4电源模块设计

4数字信号处理器（DSP）软件设计

4.1 DSP算法程序设计

4.2 DSP与上位机通信设计

5实验结果分析

5.1实验结果处理及分析

5.2完成课题所需注意的问题

结论

附录

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢