電子式互感器動態(tài)特性測試終端嵌入式控制器研究與設(shè)計.pdf

1、互感器對變電站輸電線路上的電壓、電流信號進(jìn)行變換并傳輸給變電站的二次設(shè)備,使之進(jìn)行計量、保護(hù)、狀態(tài)檢測等重要任務(wù)。電子式互感器是近年來逐漸取代傳統(tǒng)電磁式互感器的新型設(shè)備,相對電磁式互感器其主要性能指標(biāo)得到提升之外,電子式互感器最大的特點是輸出信號為數(shù)字信號。這一特點是實現(xiàn)變電站二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ),是變電站實現(xiàn)智能化和自動化的前提。
　　在目前階段,我國的電子式互感器還處在試運行階段。由于測試、校驗方法和項目太過基礎(chǔ),而且主要針對

2、的是電子式互感器的傳感器環(huán)節(jié),難以完成對電子式互感器整體結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行測試和評估,已經(jīng)影響了電子式互感器的推廣運用進(jìn)程。在此背景下,四川電力科學(xué)研究院與電子科技大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院電力系統(tǒng)廣域測量與控制實驗室展開合作,研究電子式互感器動態(tài)響應(yīng)特性測試的方法并開發(fā)相關(guān)儀器設(shè)備。
　　電子式互感器動態(tài)響應(yīng)特性測試的方法,是輸出復(fù)雜電磁暫態(tài)仿真信號,測試電子式互感器設(shè)備中的采集系統(tǒng)在這類信號下的響應(yīng),以此對電子式互感器的特性做

3、出評估。電子式互感器動態(tài)響應(yīng)測試儀器包括上位機(jī)平臺、高壓運放模塊和嵌入式控制終端,可以對一組三相線路上的電壓、電流傳感器輸出進(jìn)行仿真模擬,仿真的信號輸入到測試對象——電子式電壓互感器和電子式電流互感器的數(shù)據(jù)傳送模塊上。電子式互感器的響應(yīng)信號由合并單元輸出,上位機(jī)平臺獲取輸出數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
　　ARM是一種基于RISC的CPU內(nèi)核架構(gòu),基于ARM內(nèi)核的控制器件具有功能強(qiáng)、能耗低、成本低、結(jié)構(gòu)靈活的特點,被廣泛的應(yīng)用到了包括嵌

4、入式控制在內(nèi)的各個領(lǐng)域。搭載Linux操作系統(tǒng)的ARM嵌入式控制器可以很好的完成網(wǎng)絡(luò)通訊的任務(wù)。FPGA是一種并行結(jié)構(gòu)的數(shù)字邏輯器件,可以實現(xiàn)復(fù)雜的算法底層加速、硬件并行控制和多協(xié)議處理等任務(wù)。隨著IC技術(shù)的發(fā)展,FPGA也越來越多的應(yīng)用到了系統(tǒng)級的嵌入式控制任務(wù)。
　　電子式互感器動態(tài)響應(yīng)特性測試儀的嵌入式終端由6套FPGA+ARM架構(gòu)的訂制系統(tǒng)板組成。在深入研究FPGA邏輯控制器和ARM處理器特性和設(shè)計方式之后,結(jié)合電子式互感

5、器動態(tài)特性測試需要的電磁暫態(tài)信號特征,本文詳細(xì)介紹了儀器的嵌入式終端的功能設(shè)計。包括外部與內(nèi)部硬件資源接口設(shè)計、緩存數(shù)據(jù)流的設(shè)計、6終端主/從模式的設(shè)計和相應(yīng)的同步方法。在此基礎(chǔ)上,本文講述了嵌入式控制終端如何與上位機(jī)軟件傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與命令協(xié)調(diào)配合,以多種數(shù)據(jù)流操控方式和同步方式輸出仿真數(shù)據(jù),并通過嵌入式控制器的特性輔助上位機(jī)平臺的分析。
　　本文的最后對電子式互感器的動態(tài)測試方法做出展望,并針對目前研制的儀器的特性提出了改進(jìn)的方案