電子式互感器動(dòng)態(tài)特性測(cè)試終端嵌入式控制器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、互感器對(duì)變電站輸電線路上的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行變換并傳輸給變電站的二次設(shè)備,使之進(jìn)行計(jì)量、保護(hù)、狀態(tài)檢測(cè)等重要任務(wù)。電子式互感器是近年來(lái)逐漸取代傳統(tǒng)電磁式互感器的新型設(shè)備,相對(duì)電磁式互感器其主要性能指標(biāo)得到提升之外,電子式互感器最大的特點(diǎn)是輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。這一特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)變電站二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ),是變電站實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化的前提。
　　在目前階段,我國(guó)的電子式互感器還處在試運(yùn)行階段。由于測(cè)試、校驗(yàn)方法和項(xiàng)目太過(guò)基礎(chǔ),而且主要針對(duì)

2、的是電子式互感器的傳感器環(huán)節(jié),難以完成對(duì)電子式互感器整體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估,已經(jīng)影響了電子式互感器的推廣運(yùn)用進(jìn)程。在此背景下,四川電力科學(xué)研究院與電子科技大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院電力系統(tǒng)廣域測(cè)量與控制實(shí)驗(yàn)室展開(kāi)合作,研究電子式互感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性測(cè)試的方法并開(kāi)發(fā)相關(guān)儀器設(shè)備。
　　電子式互感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性測(cè)試的方法,是輸出復(fù)雜電磁暫態(tài)仿真信號(hào),測(cè)試電子式互感器設(shè)備中的采集系統(tǒng)在這類信號(hào)下的響應(yīng),以此對(duì)電子式互感器的特性做

3、出評(píng)估。電子式互感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試儀器包括上位機(jī)平臺(tái)、高壓運(yùn)放模塊和嵌入式控制終端,可以對(duì)一組三相線路上的電壓、電流傳感器輸出進(jìn)行仿真模擬,仿真的信號(hào)輸入到測(cè)試對(duì)象——電子式電壓互感器和電子式電流互感器的數(shù)據(jù)傳送模塊上。電子式互感器的響應(yīng)信號(hào)由合并單元輸出,上位機(jī)平臺(tái)獲取輸出數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
　　ARM是一種基于RISC的CPU內(nèi)核架構(gòu),基于ARM內(nèi)核的控制器件具有功能強(qiáng)、能耗低、成本低、結(jié)構(gòu)靈活的特點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用到了包括嵌

4、入式控制在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域。搭載Linux操作系統(tǒng)的ARM嵌入式控制器可以很好的完成網(wǎng)絡(luò)通訊的任務(wù)。FPGA是一種并行結(jié)構(gòu)的數(shù)字邏輯器件,可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法底層加速、硬件并行控制和多協(xié)議處理等任務(wù)。隨著IC技術(shù)的發(fā)展,FPGA也越來(lái)越多的應(yīng)用到了系統(tǒng)級(jí)的嵌入式控制任務(wù)。
　　電子式互感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性測(cè)試儀的嵌入式終端由6套FPGA+ARM架構(gòu)的訂制系統(tǒng)板組成。在深入研究FPGA邏輯控制器和ARM處理器特性和設(shè)計(jì)方式之后,結(jié)合電子式互感

5、器動(dòng)態(tài)特性測(cè)試需要的電磁暫態(tài)信號(hào)特征,本文詳細(xì)介紹了儀器的嵌入式終端的功能設(shè)計(jì)。包括外部與內(nèi)部硬件資源接口設(shè)計(jì)、緩存數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)、6終端主/從模式的設(shè)計(jì)和相應(yīng)的同步方法。在此基礎(chǔ)上,本文講述了嵌入式控制終端如何與上位機(jī)軟件傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與命令協(xié)調(diào)配合,以多種數(shù)據(jù)流操控方式和同步方式輸出仿真數(shù)據(jù),并通過(guò)嵌入式控制器的特性輔助上位機(jī)平臺(tái)的分析。
　　本文的最后對(duì)電子式互感器的動(dòng)態(tài)測(cè)試方法做出展望,并針對(duì)目前研制的儀器的特性提出了改進(jìn)的方案