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基于FPGA的配电网故障数据采集与处理

作　者: 曾木华
导　师: 王时胜
学　校: 南昌大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: FPGA 数据采集 小电流接地 配电网 PROFIBUS
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本课题来源于和某企业的合作,计划设计出一套企业配电网故障综合选线智能应用系统。在电力系统中,中性点的接地方式可以分成两种：一种是大电流接地方式,它主要包括：中性点直接接地,中性点经电阻(低电阻或者中电阻)接地,以及中性点经低电抗接地；另外一种是小电流接地方式,主要有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、以及中性点经高电阻接地这三种接地行式。目前,小电流接地系统单相接地故障选线装置均采用集中式结构,配电网多条线路的现场数据(零序电压、零序电流等)通过信号传输线送至故障选线装置集中采集,集中处理,这种方法由于现场到故障选线装置之间是模拟信号传输,极易受到干扰,且CPU或一个环节故障会引起整个系统瘫痪,故弊端多。本课题是对现场数据采集处理单元的研究,在现场总线型故障选线装置中,每条线路配置基于FPGA的数据采集处理器,对现场的数据进行采集与处理,将处理的数据通过PROFIBUS总线传递给信息融合选线单元,完成数据的采集、分析及现场数字通信。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 课题的背景与意义  8-9
  1.2 配电网故障的研究现状  9
  1.3 课题的主要内容  9-10
  1.4 课题的实施方案  10
  1.5 各章节安排  10-11
  1.6 本章小结  11-12
第二章 配电网单相接地故障信号特征  12-17
  2.1 配电网故障信号特征  12-13
  2.2 中性点不接地系统  13-14
  2.3 中性点经消弧线圈接地系统  14-16
  2.4 本章小结  16-17
第三章 小波分析  17-25
  3.1 小波理论的出现  17-18
  3.2 小波分析和傅立叶变换的比较  18
  3.3 小波变换理论  18-19
  3.4 配电网络中的小波包变换  19-24
    3.4.1 采用小波包分析的优势  19
    3.4.2 小波包分析的算法  19-22
    3.4.3 小波基的选取  22-23
    3.4.4 小波包能量分析  23
    3.4.5 小波包分解层数  23-24
    3.4.6 特征频带的确定  24
  3.5 本章小结  24-25
第四章 硬件电路设计  25-39
  4.1 FPGA简介  25
  4.2 总体硬件电路设计  25-26
  4.3 调理电路设计  26-29
    4.3.1 互感器电路  26-28
    4.3.2 电平提升和限幅电路  28-29
  4.4 AD采样电路设计  29-32
    4.4.1 AD7714模数转换器  29-30
    4.4.2 AD7714引脚和功能  30-31
    4.4.3 AD7714与FPGA的通信  31-32
  4.5 前端电路总体连接  32-33
  4.6 PROFIBUS总线的接口电路  33-37
    4.6.1 SPC3的引脚连线  34-35
    4.6.2 光隔电路  35-36
    4.6.3 RS-485接口电路  36-37
  4.7 FPGA配置电路  37-38
  4.8 本章小结  38-39
第五章 系统软件设计  39-61
  5.1 软件开发环境  39-41
    5.1.1 Quartus Ⅱ 硬件开发平台  39
    5.1.2 SOPC Builder  39-40
    5.1.3 NIOS Ⅱ IDE集成开发环境  40-41
  5.2 系统软件流程设计  41-42
  5.3 数据采集的控制模块程序设计  42-50
    5.3.1 分频模块程序设计  43-45
    5.3.2 数据采集控制程序设计  45-47
    5.3.3 双口RAM程序设计  47-50
  5.4 NIOS Ⅱ的设计  50-51
  5.5 小波包分解的设计  51-54
    5.5.1 小波包分解的软件设计  51-53
    5.5.2 小波包分解结果  53-54
  5.6 PROFIBUS-DP从站的系统软件设计  54-60
    5.6.1 沿控模块的实现  56
    5.6.2 SPC3时序模拟仿真  56-57
    5.6.3 数据收发模块程序设计  57-59
    5.6.4 输入输出切换模块软件设计  59-60
  5.7 本章小结  60-61
第六章 结论与展望  61-63
  6.1 结论  61
  6.2 展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
攻读学位期间的研究成果  67

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 高电压技术 > 过电压及其防护 > 过电压保护装置
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