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基于DSP的便携式低压故障录波器的研究

作　者: 黄圣超
导　师: 程琼
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 故障录波快速傅立叶变换谐波分析人机交互
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

当今高电压等级的电力系统中均装设了微机式故障录波器,它主要监测高压系统的运行,并不检测低压系统的各种运行指标,而便携式低压故障录波器是针对低压系统设计的低压电网的故障检测装置。便携式低压故障录波器能为低压用户提供现场的各种信息,并帮助用户检查和记录各种故障。本文采用TI公司的低功耗DSP对系统进行数据处理,能对各种数据进行精确分析。论文对故障录波器中采用的各种算法进行了研究,主要分析了快速傅立叶算法;同时完成了便携式低压故障录波器的数据采集和人机交互部分的主体设计,并对人机交互界面进行了仿真。软件算法方面,论文论述了故障录波装置的启动判据和电网中各序分量的计算方法,以及利用快速傅立叶变换算法对采样的电压和电流信号进行谐波分析;并且研究了电力线路的各种故障测距算法,以实现电力线路故障点的精确定位。在系统设计方面,采用高速、高精度的A/D转换器AD7676来实现多路模拟信号的采集,最高采样速度可达200k/s。本系统通过DSP对采集的数据进行计算,并分析了电力系统的故障诊断、谐波分析程序的主要流程;人机交互部分采用CPLD对DSP进行接口的扩展,并利用CPLD的逻辑功能来完成LCD的控制。最后以VC为工作平台,对LCD的程序进行了编写和仿真。实验证明此设计方案能满足人机交互界面的设计要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 故障录波器概述  9-10
  1.2 选题背景和意义  10-11
  1.3 故障录波器发展概况  11-13
  1.4 课题来源及本文的主要研究内容  13-14
第2章故障录波数据的分析和处理  14-30
  2.1 录波启动判据及录波数据的记录  14-16
    2.1.1 录波启动判据  14-16
    2.1.2 录波数据的记录  16
  2.2 突变量检测算法  16-17
  2.3 对称分量分析  17-21
    2.3.1 对称分量法  17-18
    2.3.2 序分量的求取  18-19
    2.3.3 简单故障分析  19-21
  2.4 电力系统谐波分析  21-24
    2.4.1 电力系统谐波  21-22
    2.4.2 离散傅立叶变换  22-23
    2.4.3 快速傅立叶变换的实现  23-24
  2.5 电力线路故障测距  24-30
    2.5.1 故障测距方法分类  24-26
    2.5.2 阻抗法  26-27
    2.5.3 故障分析法  27-28
    2.5.4 行波法  28-30
第3章故障录波器数据采集单元设计  30-44
  3.1 便携式低压故障录波器硬件总体设计  30-33
    3.1.1 便携式低压故障录波器的设计指标  30-31
    3.1.2 便携式低压故障录波器的硬件总体设计  31-33
  3.2 数字信号处理器选型  33-34
    3.2.1 数字信号处理芯片选型  33-34
    3.2.2 数字信号处理芯片的结构  34
  3.3 电压和电流量采集  34-39
    3.3.1 信号调理  34-36
    3.3.2 模数转换器的选型  36-37
    3.3.3 DSP 与A/D 转换器接口设计  37-39
  3.4 外围设备开关量的采集  39
  3.5 系统电源设计  39-41
    3.5.1 DSP 芯片电源设计  40-41
    3.5.2 系统直流电源设计  41
  3.6 故障录波器数据采集单元软件设计  41-44
    3.6.1 数据采集单元主程序的工作流程  41-42
    3.6.2 数据谐波分析程序的工作流程  42-44
第4章人机交互的设计  44-55
  4.1 键盘接口及程序设计  44-45
    4.1.1 键盘硬件电路设计  44
    4.1.2 键盘软件设计  44-45
  4.2 LCD 显示硬件设计  45-48
    4.2.1 基于DSP 的彩色LCD 数字图像显示  45-46
    4.2.2 显示电路接口设计  46-48
  4.3 人机交互界面程序设计及仿真  48-55
    4.3.1 图形用户界面软件的选择  48-49
    4.3.2 uC/GUI 的仿真器的文件结构  49-50
    4.3.3 人机交互界面的程序设计及仿真  50-55
第5章总结与展望  55-57
  5.1 总结  55-56
  5.2 展望  56-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
附录Ⅰ攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  61-62
附录Ⅱ模拟量采集部分硬件电路  62

基于DSP的便携式低压故障录波器的研究

内容摘要

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