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基于FPGA的电子式互感器校验仪的研究

作　者: 任立志
导　师: 卢珞先
学　校: 武汉理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 电子式互感器校验仪 IP核准同步算法
分类号: TM45
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 254次
引　用: 1次
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内容摘要

互感器是电力系统中电能计量和继电保护中的重要设备,其精度和可靠性与电力系统的安全性、可靠性和经济运行密切相关。随着电力工业的发展,传统的电磁式互感器已经暴露出一系列的缺陷,电子式互感器能很好的解决电磁式互感器的缺点,电子式互感器逐步替代电磁式互感器代表着电力工业的发展方向。目前,国产的互感器校验仪主要是电磁式互感器校验仪,电子式互感器校验仪依赖于进口。电子式互感器的发展,使得电子式互感器校验仪的研制势在必行。本课题依据国际标准IEC60044-7、IEC60044-8和国内标准GB20840[1].7-2007、GB20840[1].8-2007,设计了电子式互感器检验仪。该校验仪采用直接法对电子式互感器进行校验,即同时测试待校验电子式互感器和标准电磁式互感器二次侧的输出信号,比较两路信号的参数,根据比较结果完成电子式互感器的校验工作。论文首先介绍了电子式互感器结构及输出数字信号的特征,然后详细论述了电子式互感器校验仪的硬件及软件设计方法。硬件主要采用FPGA技术设计以太网控制器RTL8019的控制电路,以实现电子式互感器信号的远程接收,同时设计A/D芯片MAX125的控制电路,以实现标准电磁式互感器模拟输出的数字化。软件主要采用FPGA的SOPC技术,研制了MAX125和RTL8019的IP核,在NiosⅡIDE集成开发环境下,完成对硬件电路的底层控制,运用准同步算法和DFT算法开发应用程序实现对数字信号的处理。最终完成电子式互感器校验仪的设计。最后进行了相关的实验,所研制的电子式互感器校验仪对0.5准确级的电子式电压互感器和0.5准确级电子式电流互感器分别进行了校验,对其额定负荷的20%、100%、120%点做为测量点进行测量。经过对实验数据的处理分析可知,校验仪对电子式互感器的校验精度满足0.5%的比差误差和20’的相位差。本课题的研究为电子式互感器校验仪的研制工作提供了理论和实践依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-11
  1.1 电子式互感器校验仪的研究意义  8-9
  1.2 国内外研究状况  9-10
  1.3 课题的任务  10-11
第2章电子式互感器校验仪  11-22
  2.1 电子式互感器  11-16
    2.1.1 合并单元  12-13
    2.1.2 数字输出的通讯方式  13-15
    2.1.3 电子式互感器的误差定义  15-16
  2.2 电子式互感器校验仪  16-18
  2.3 电子式互感器校验仪中的FPGA技术  18-22
    2.3.1 FPGA的选择  18-20
    2.3.2 电子式互感器校验仪的开发软件  20-22
第3章电子式互感器校验仪的硬件设计  22-34
  3.1 信号转换电路  22-27
    3.1.1 信号预处理电路  22-25
    3.1.2 A/D转换电路  25-27
  3.2 校准电路  27-29
  3.3 网络通信接口电路  29-31
    3.3.1 RTL8019介绍  29-30
    3.3.2 FPGA与RTL8019的硬件接口设计  30-31
  3.4 锁相环电路  31-34
第4章电子式互感器校验仪的软件设计  34-53
  4.1 Nios Ⅱ系统设计  34-40
    4.1.1 MAX125的IP核制作  34-37
    4.1.2 RTL8019的IP核制作  37-38
    4.1.3 Nios Ⅱ系统的其他外设的配置  38-39
    4.1.4 Nios Ⅱ系统的总体配置  39-40
  4.2 FPGA应用程序开发  40-53
    4.2.1 A/D转换的应用程序  41-42
    4.2.2 网络通信接口的应用程序  42-49
    4.2.3 算法研究  49-53
第5章数据记录及分析  53-56
  5.1 电子式电压互感器的数据记录和分析  53-54
  5.2 电子式电流互感器的数据记录和分析  54-56
第6章总结与展望  56-57
参考文献  57-59
攻读硕士学位期间发表的学术论文  59-60
致谢  60

基于FPGA的电子式互感器校验仪的研究

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