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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。
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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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