專利名稱：一種基于fpga的輸電線路單端故障定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種基于FPGA的輸電線路單端故障定位裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種故障定位裝置，特別是一種基于FPGA的輸電線路單端故 障定位裝置。
背景技術(shù)：
[0002]故障定位的任務(wù)就是當(dāng)線路的某一點發(fā)生故障時，通過線路兩端的實測電流、 電壓及線路阻抗等參數(shù)來計算出故障距離。通常輸電線故障測距方法大致有兩類一類 是阻抗法，它是直接計算故障阻抗或其百分比的算法；另一類是行波法，它是利用高頻 故障暫態(tài)電流、電壓的行波等來間接判定故障點的距離。[0003]現(xiàn)有的故障錄波器及保護裝置上的測距方法都是基于阻抗法，由于原理上的缺 陷，過渡電阻、系統(tǒng)阻抗、負(fù)荷電流等因素都對測距精度會有影響，其誤差較大。行 波測距包括單端行波測距法和雙端行波測距法，采用雙端法，其缺點非常明顯(1) 超高壓輸電線路比較長，線路通訊比較困難；(2)雖然GPS發(fā)展比較迅速，但是雙端 同步采樣等仍很難實現(xiàn)；(3)變壓器誤差不可避免；(4)投資太大，不滿足經(jīng)濟性 的要求。電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，利用單端行波法進行精確故障定位存在著兩個問題(1)近區(qū)故障不能識別，其原因是采集卡的采樣速度滿足不了故障定位的要求；(2) 如果采用高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，高速海量數(shù)據(jù)的存儲問題難以解決。雖然，中國專利號為 ZL200310111214.8已公開的專利技術(shù)較好的解決了高精度GPS故障定位的問題,但是，該 專利技術(shù)采用的DSP數(shù)據(jù)處理器，當(dāng)電路有少量有改動時，不能進行系統(tǒng)升級或除錯。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種易于升級、糾錯能力強的一種基于 FPGA的輸電線路單端故障定位裝置。[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型包括三相電流行波變送器單元、閥值檢測故 障線路識別單元、高速數(shù)據(jù)采集單元、PCI總線、GPS信號接收模塊、工控機和后臺機， 其特征在于，所述高速數(shù)據(jù)采集單元以FPGA作為中央處理器，以高速、高精度、低功 耗的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器為信號轉(zhuǎn)換單元，配備FIFO存儲器和同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM 作為高速大容量緩存，以PCI總線作為外部設(shè)備互連接口。[0006]上述方案中，所述GPS信號接收模塊為采集的數(shù)據(jù)附加時標(biāo)。[0007]上述方案中，其特征在于，所述FIFO容量大于1M，同時配合高達U8M的 SDRAM以實現(xiàn)高速存儲和海量存儲。[0008]本實用新型由于采用了上述結(jié)構(gòu)，具有易于升級、糾錯能力強的有益效果。

[0009]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體說明。[0010]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；3[0011]圖2為高速數(shù)據(jù)采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0012]如圖1所示，高壓輸電線路的出線通過電流行波變送器單元1，完成A、B、C 三相電流行波信號的電流測量，其輸出連接閥值檢測故障線路識別單元2的輸入端，完 成三相電流檢測功能，當(dāng)電流幅值超過設(shè)定閾值(可能引起繼電保護動作的最小故障電 流)時，閥值檢測故障線路識別單元2會給高速數(shù)據(jù)采集單元3提供一個觸發(fā)脈沖信號， 同時，GPS信號4和觸發(fā)脈沖信號一起作為高速數(shù)據(jù)采集單元3的輸入信號，啟動故障線 路的高速數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換。采集卡通過PCI總線5將采集的故障行波數(shù)據(jù)上傳至工 控機6，工控機6的定位程序調(diào)用內(nèi)存數(shù)據(jù)進行處理，得出故障位置，并發(fā)送至后臺機7 進行顯示并故障報警。工控機6與后臺機7可實現(xiàn)串口通信，以達到資源共享。[0013]如圖2所示，F(xiàn)PGAll為高速數(shù)據(jù)采集單元的核心部分，在數(shù)據(jù)采集模式下， FPGAll根據(jù)啟動信號到來時刻和設(shè)定時間，負(fù)責(zé)控制ADC采樣，計算出啟動信號到達 前一段時間采樣數(shù)據(jù)存放在SDRAM10中的地址，并由此地址開始將帶有GPS4時標(biāo)的數(shù) 據(jù)通過PCI總線5傳送到工控機。[0014]在高速數(shù)據(jù)采集單元中，被采集的模擬信號經(jīng)過信號調(diào)理電路的處理，使信號 的幅度限制在A/D轉(zhuǎn)換器8的輸入范圍之內(nèi)，自通電時起，A/D和時鐘電路始終處于工 作狀態(tài)，在數(shù)據(jù)采集期間，數(shù)據(jù)采集控制電路中FPGAll給出同步命令，同步命令通過 對高速FIF09的寫入端的控制，即允許或禁止對FIF09寫入，實現(xiàn)對采樣數(shù)據(jù)的取舍。 與A/D相比，高速FIF09的寫有效時間為幾個ns，對同步和過程控制更為有利。這個電 平使數(shù)據(jù)存儲器FIF09處于寫狀態(tài)。這樣在采樣時鐘發(fā)生器12給出時鐘的同步作用下， 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)被依次存人FIF09。FPGAll將數(shù)據(jù)讀出并存入到大容量的SDRAM10中去。 當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)達到要求的數(shù)量的時候，F(xiàn)PGAll發(fā)出外部中斷，停止AD轉(zhuǎn)換，同時使 FIF09處于讀狀態(tài)。FPGAll讀取FIF09的數(shù)據(jù)，并保存在SDRAM10中。主機發(fā)出讀 取命令，F(xiàn)PGAll切換工作狀態(tài)，把數(shù)據(jù)從SDRAM10中取出，由主機通過總線接口將數(shù) 據(jù)讀到系統(tǒng)中去。最后，F(xiàn)IF09和SDRAM10復(fù)位清零。數(shù)據(jù)傳輸完成后，F(xiàn)PGAll重 新轉(zhuǎn)入采集模式，可以接受新的啟動信號。[0015]實施例[0016]電流行波變送器由電流互感器和電子電路構(gòu)成，閥值檢測故障線路識別單元采 用電子電路比較器，高速信號處理器FPGA采用ALTERA公司的EPF10K100芯片，集成 了高達10萬個的典型門，高速模-數(shù)轉(zhuǎn)換采用AD9432，高速數(shù)據(jù)緩存采用IDT公司的 72T7285 高速 FIFO，SAMSUNG 公司的 SDRAM，型號為 K4S28323LF，GPS 信號裝置 采用GARMIN公司的GPS接收模塊GPS15L，采用AMCC公司的S5933作為PCI接口芯 片，工控機采用P4，3.2G以上高性能的PC機，后臺機由一般帶顯示器的計算機構(gòu)成。[0017]最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非 限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù) 方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種基于FPGA的輸電線路單端故障定位裝置，包括三相電流行波變送器單元、閥 值檢測故障線路識別單元、高速數(shù)據(jù)采集單元、PCI總線、GPS信號接收模塊、工控機和 后臺機，其特征在于，所述高速數(shù)據(jù)采集單元以FPGA作為中央處理器，以高速、高精 度、低功耗的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器為信號轉(zhuǎn)換單元，配備FIFO存儲器和同步動態(tài)隨機存儲器 SDRAM作為高速大容量緩存，以PCI總線作為外部設(shè)備互連接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的輸電線路單端故障定位裝置，其特征在 于，所述GPS信號接收模塊為采集的數(shù)據(jù)附加時標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于FPGA的輸電線路單端故障定位裝置，其特征在 于，所述FIFO容量大于1M，同時配合高達128M的SDRAM以實現(xiàn)高速存儲和海量存 儲。
專利摘要本實用新型涉及一種基于FPGA的輸電線路單端故障定位裝置，包括三相電流行波變送器單元、閥值檢測故障線路識別單元、高速數(shù)據(jù)采集單元、PCI總線、GPS信號接收模塊、工控機和后臺機，其特征在于，所述高速數(shù)據(jù)采集單元以FPGA作為中央處理器，以高速、高精度、低功耗的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器為信號轉(zhuǎn)換單元，配備FIFO存儲器和同步動態(tài)隨機存儲器SDRAM作為高速大容量緩存，以PCI總線作為外部設(shè)備互連接口。本實用新型由于采用了上述結(jié)構(gòu)，具有易于升級、糾錯能力強的有益效果。
文檔編號G01R31/08GK201804075SQ20102052953
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者徐軍, 李凌宇, 熊友紅 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司