微机继电保护数据预处理的研究

摘要

针对目前微机继电保护数据预处理中存在的一些问题,本文首先介绍了国内外这方面的研究现状和发展动态,分析了各种滤波算法的特性,然后讨论不同保护对滤波算法的要求和数据预处理对硬件的要求.最后,根据微机保护通用硬件平台的需要,提出了基于FPGA的硬件系统来进行数据预处理的设计构想.论文完成了基本硬件电路设计和滤波算法设计.硬件设计方面,利用FPGA在实时数据处理方面的特点,设计了微机保护的数据采集系统,实现多路数据的同步采样和快速处理.算法设计方面,采用并行计算和模块化设计思想,初步实现了全周傅氏滤波算法和卡尔曼滤波算法,并将其应用于微机保护通用硬件平台.

目录

文摘

英文文摘

声明及关于学位论文使用授权的说明

第一章引言

1.1选题意义

1.2研究现状和发展动态

1.2.1数据预处理硬件平台的发展

1.2.2滤波算法的研究现状

1.2.3发展动态

1.3本课题所做的主要工作和所解决的问题

第二章微机保护滤波算法的研究

2.1各种滤波算法的特性研究

2.1.1沃尔什算法(Walsh Algorithm)

2.1.2余弦滤波(Cosine Filter)

2.1.3傅氏滤波(Fourier Filter)

2.1.4 IIR滤波

2.1.5最小二乘算法(LS)

2.1.6卡尔曼滤波(Kalman nlter)

2.2采样率对滤波算法的影响

2.3不同保护对滤波算法的要求

2.4关于数字信号预处理对硬件要求的讨论

2.5傅氏滤波和卡尔曼滤波仿真比较

第三章信号预处理的设计

3.1 MCU和DSP实现微机保护数字信号预处理的设计

3.2 FPGA实现微机保护数字信号预处理的设计

3.2.1 FPGA的概述

3.2.2基于FPGA的信号预处理设计

3.2.3 FPGA实现微机保护的硬件电路设计

3.2.4 FPGA的配置

3.3 DSP和FPGA滤波设计及比较

第四章傅氏滤波的硬件实现

4.1傅氏滤波离散处理

4.2总体设计

4.3各功能模块设计

4.3.1与AD接口模块

4.3.2数据存储模块(RAM)

4.3.3傅氏滤波模块

4.3.4控制模块

4.3.5系数ROM模块

4.3.6与单片机接口模块

4.3.7差分模块

4.4仿真结果及比较

第五章卡尔曼滤波的硬件实现

5.1卡尔曼滤波原理

5.1.1卡尔曼滤波的基本原理

5.1.2卡尔曼滤波算法特点

5.1.3在微机保护故障信号处理中的应用卡尔曼滤波

5.2总体设计

5.3各功能模块设计

5.3.1可复用IP设计

5.3.2卡尔曼滤波模块

5.3.3控制模块

5.4仿真结果及比较

第六章结论

参考文献

致 谢

附 录

附录1保护类型及所采用的滤波方式列表

附录2卡尔曼的G推导