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继电保护测试仪检定装置的研究与实现

作 者: 王磊
导 师: 俞子荣;陈琼
学 校: 南昌航空大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 继电保护测试仪 电参数测量 数字信号处理器 数据采集 FFT
分类号: TM774
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 98次
引 用: 1次
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内容摘要


随着电力电子技术的不断发展,电力系统的安全稳定运行越来越受到广泛的关注,继电保护装置得到广泛的应用,继电保护测试仪是对继电保护装置进行检测的仪器。继电保护测试仪的性能参数要定期进行检定,然而继电保护测试仪自身的检定在实际操作中却是十分不方便的。为此本文设计了一种专用继电保护测试仪的检定装置,解决了用多种仪器对测试仪进行检定的繁琐。该装置由数据采集卡和PC机两部分组成,以DSP为数据采集卡的核心控制器,PC机实现对DSP的控制以及数据的处理,实现了对继电保护测试仪检定的功能,并采用可编程模拟定时的测量方法对测试仪的动作时间进行了检定。本装置应用了TMS320F2812数字信号处理器和高精度ADS8515进行数据采集,采用同步采集技术,实现3路电压、3路电流等基本参数的实时测量,采集到的数据通过串口上传到PC机,由PC机软件做进一步的处理。本文从总体方案、硬件电路、软件程序等几个方面给出了详细的设计方法,完成了装置的硬件设计和软件设计。论文首先介绍了继电保护测试技术的方法和发展状况,对频率、谐波、电压和电流有效值等算法进行了详细理论阐述,谐波的测量采用FFT算法。其次,介绍了检定装置的整体设计方案。然后,根据总体方案,实现了各个功能模块硬件电路的设计,主要包括数据采集、数据处理、通信电路等模块,给出了部分电路图,并给出了主要程序的流程图。最后通过实验,分析误差产生的原因,并提出了改进的建议。实验表明,本装置具有很高的测量精度,人机界面友好,易于操作,具有可扩展性,具有很广阔的应用前景和实用价值。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题研究的背景及意义  8-9
  1.2 继电保护测试仪内容介绍  9-12
    1.2.1 继电保护的概念和原理  9-11
    1.2.2 继电保护测试仪的功能与工作过程  11-12
  1.3 本设计主要完成任务  12-13
    1.3.1 研究的主要内容  12
    1.3.2 论文的结构安排  12-13
  1.4 本章小结  13-14
第2章 继电保护测试仪检定方法的实现  14-27
  2.1 电压和电流的检定方法  14-16
    2.1.1 交流信号采样法  14-15
    2.1.2 电压和电流有效值的测量  15-16
    2.1.3 直流电压信号采样和纹波的测量  16
  2.2 谐波及相位的检定方法  16-23
    2.2.1 谐波的定义  17
    2.2.2 谐波测量方法的比较  17-19
    2.2.3 快速离散傅里叶变换(FFT)  19-21
    2.2.4 谐波分析指标  21-22
    2.2.5 相位的测量方法  22-23
  2.3 频率的测量方法  23-24
  2.4 动作时间的检定方法  24-25
  2.5 检定装置的性能指标  25-26
  2.6 本章小结  26-27
第3章 装置的硬件设计  27-42
  3.1 系统整体设计方案  27-28
  3.2 DSP 系统的设计  28-32
    3.2.1 TMS320F2812 DSP 性能介绍  28-29
    3.2.2 电源电路的设计  29
    3.2.3 时钟电路的设计  29-30
    3.2.4 复位电路的设计  30-31
    3.2.5 JTAG 接口电路的设计  31-32
  3.3 前端信号采集和调理电路  32-35
    3.3.1 电压和电流信号获取电路  32-34
    3.3.2 模拟开关电路设计  34-35
  3.4 A/D 采样电路设计  35-36
    3.4.1 A/D 转换器  35
    3.4.2 ADS8515 与DSP 接口电路  35-36
  3.5 同步采样脉冲产生电路设计  36-37
  3.6 光电隔离电路设计  37-38
    3.6.1 光电隔离输入电路  37-38
    3.6.2 光电隔离输出电路  38
  3.7 时间测量电路设计  38-39
  3.8 数据通信接口电路设计  39-41
    3.8.1 通用串行通信接口电路  39-40
    3.8.2 USB 接口电路  40-41
  3.9 本章小结  41-42
第4章 装置的软件设计  42-54
  4.1 软件总体设计要求  42-43
  4.2 DSP 软件开发环境  43-44
    4.2.1 集成开发环境CCS  43-44
    4.2.2 仿真器和开发语言  44
  4.3 系统主程序设计  44-46
  4.4 数据采集程序设计  46-48
  4.5 数据通信程序设计  48-50
    4.5.1 通用串口程序设计  48-49
    4.5.2 USB 接口程序设计  49-50
  4.6 检定装置的应用程序设计  50-53
    4.6.1 PC 机与DSP 的通信指令  50
    4.6.2 Delphi 环境下的程序设计  50-53
  4.7 本章小结  53-54
第5章 系统调试及结果分析  54-63
  5.1 系统的调试  54-56
    5.1.1 硬件调试  54-55
    5.1.2 软件调试  55-56
  5.2 试验结果与分析  56-62
  5.3 本章小结  62-63
第6章 总结与展望  63-65
  6.1 总结  63-64
  6.2 展望  64-65
参考文献  65-68
发表论文和参加科研情况说明  68-69
致谢  69-70
附录  70-73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统继电保护 > 继电保护装置
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