电站故障录波系统设计

《电站故障录波系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、电站故障录波系统设计摘要：故障录波器是一种在电力系统发生故障或振荡时（例如继电保护动作等），自动记录故障信息的装置。本文讨论的基于DSP的故障录波系统是为了满足监测电力系统故障，提高电能质量而设计的一套大容量数据高速采集处理系统。本文主要从硬件电路的组成方面介绍了数据采集卡以及其与上位机通信的基本原理。本数据采集卡具有采集路数多，采样速率高，处理能力强，智能控制灵活，在线改变采样速率的优点。中国4/vie　　关键词：故障录波；数据采集；TMS320C6713；ADS7864　　中图分类号：TM935.39

2、文献标识码：B：1673-1069（2016）32-180-2　　0引言　　本文主要介绍了基于DSP芯片的故障录波器数据采集卡的硬件开发、数据传输原理，并对其主要性能指标作了介绍。　　1基于DSP的数据采集系统概述　　数据采集系统的基本原理是把接收到的模拟信号转换为数字信号，然后再将数字信号传送给计算机进行处理、显示和存储。基于DSP的数据采集系统能进行高精度、高速度采样与实时分析，实现从强背景噪声中拾取微弱信号以及在一定的频带内对被测信号进行采样等。由于本采集卡将要应用到电力系统精确故障定位这样实时性很

3、高的场合，因此我们要设计专门的硬件方案：①A/D采集单元；②DSP处理单元；③高速输出单元。为了获得高速的采集速度，那么就应该注重提高每一部分的速度。　　2数据采集卡的设计要求及性能指标　　2.1主要技术指标　　①模拟量通道：采样率100kps，36路5V差动输入（交流量），12bitAD，可选信号隔离，36路同步采样，128点RMS计算累积误差小于50mV（1%）；　　②开关量通道：8路继电器输出，64路开关量输入，带光电隔离；　　③采用GPS时钟同步；　　④通过PCI总线与工控机进行数据交换；　　⑤满

4、足36路模拟量及相应的开关量的数据的存储要求。　　2.2该数据采集卡的优点　　①采集路数较多，包含36路模拟量输入和64路开关量输入；　　②采集速率高，通道数多。采集速率100kHZ；　　③采用了高速DSP芯片；　　④智能控制，能够在线改变采样速率。　　3数据采集卡的硬件设计　　本数据采集卡采用型号为TMS320C6713的DSP芯片，具有速度高、可靠性强、具备良好的扩展能力，其采样率可自动调节。　　数据采集卡的总体框图如下。包含信号调理与模数转换（A/D）部分、中央处理单元（DSP）、数据存储部分、与工

5、控机的通信部分等。（图1）　　硬件说明如下。　　3.1DSP芯片　　TI的高性能32位浮点数DSP芯片TMS320C6713（PYP），提供16位外部数据总线，片内集成256kBSRAM，可灵活地外扩SDRAM，SRAM，FlashROM等多种类型的存储器芯片。在150MHz的时钟频率下，能够实现1200MIPS/900MFLOPS的定点和浮点运算。其HPI接口可灵活地同PCI控制器进行连接。集成2个32位定时器，其时钟和PLL单元提供4路不同频率的时钟输出，3路可由管脚引出，便于全系统使用统一的时钟同步

6、运行。　　3.2SDRAM　　采用128Mbit的同步DRAM芯片，MT48LC8M16A2-75，使用一块芯片即可实现8M×16的存储器配置，有效地节省了电路板的面积。　　3.3FlashROM　　使用一片Am29LV160D实现1M×16的存储器配置，可使用DSP开发系统在线对该芯片进行编程操作。　　3.4PCI�蚪涌刂破�　　使用PCI2040作为主机和数据采集卡DSP局部总线的桥接控制器，它允许DSP局部总线以50MHz的频率高速运行。　　3.5模拟量通道　　使用TLC4502对输入模拟量进行调理

7、放大后，采用12bit，500kps的A/D转换芯片ADS7864进行同步数据采集。ADS7864进行一次AD变换所需时间为2μs，一次转换2路通道，完成6路模拟量的采集需6μs。在采用6芯片并行同步采样的条件下，进行一次36路模拟量采集的时间不大于10μs，系统可以100kps的速率进行采样。在最大采样速率下，每周波可采2048点。单次采样采集精度为1LSB，在对128点RMS运算的累积误差小于50mV（1%）。　　3.6开关量通道　　提供64路开关量通道，4路开关量动作可触发DSP中断。系统每100μ

8、s或每采集一次模拟量对开关量扫描一次。提供8路继电器输出，通过信号隔离板驱动外部220V继电器。　　3.7GPS时钟同步　　采用GARMINGPS25LVS接收GPS卫星信号，其秒脉冲输出触发DSPNMI中断同步DSP内部定时器TIMER0，控制模拟量的同步采集。GPS报文通过异步串行口TL16C550BN传送到DSP数据采集卡，DSP提取时间后作为所采数据的时标。　　3.8地址译码及系统控制　　由3-4片G22V10完成。亦