基于fpga的输电线路行波故障定位装置的研究和实现

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文基于FPGA的输电线路行波故障定位装置的研究和实现学位申请人：冯秋实学科专业：交通信息工程及控制指导教师：陈剑云教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，

2、论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________摘要基于FPGA的输电线路行波故障定位装置的研究和实现摘要在电力系统中，输电线路是电力系统安全、稳定运行的关键，其故障直接威胁到电力系统的运行。因此，快速准确定位出故障发生地点并进行故障排除是保证电力系统安全、稳定运行的重要措施。针对这个问题，国内外已研制出多部行波故障测距装置

3、并投入使用，获得了良好的结果。现在FPGA芯片的发展和小波变换信号处理技术将更加推进相关装置的研究。本论文主要完成基于FPGA的行波故障定位装置的硬件调试与FPGA硬件逻辑设计。其中包括装置内部所用硬件的调试、FPGA芯片模块总体框架、装置运行的总体流程和各个功能模块的实现。行波故障测距装置硬件有AD采集卡、FPGA芯片、SDRAM芯片、USB和LAN；各个功能模块使用VerilogHDL硬件语言编写，包括AD采样模块、小波滤波器模块、SDRAM存储模块和故障测距模块等。装置前端为AD采样模块，完成行波故障信号的快速、准确采集。小

4、波滤波器模块对AD采样后的数据进行滤波，滤波系数为小波系数。小波滤波器采用FIR编译器的IP核设计，具有稳定性、灵活性且方便移植。故障测距模块通过阈值法提取行波波峰，故障距离算法采用单端法。SDRAM模块用于控制存储的行波数据，在用户需求时可以将数据上传至上位机。本文最后建立MATLAB输电线路故障仿真模型输出故障信号模拟量，再对整个装置进行SignalTapII仿真，测试其计算故障距离结果。通过验证，本文设计的行波故障测距装置可以有效实现单端法故障测距，符合工程实际需求。此外，本论文设计的行波故障测距装置硬件方面具有2个SDRA

5、M和留有多个可扩展I/O口。双SDRAM可实现无间断存储数据；扩展I/O口可插入GPS芯片实现网络对时，从而可实现双端法故障测距。本论文设计的行波故障测距装置采用FPGA芯片完成，具有良好的灵活性和稳定性。为今后的行波故障测距装置的继续研发打下了良好的基础。关键词：输电线路，故障行波，故障定位，FPGA，VerilogHDLIAbstractRESEARCHANDIMPLEMENTATIONONTRANSMISSIONLINETRAVELINGWAVEFAULTLOCATIONDEVICEBASEDONFPGAABSTRACTIn

6、powersystem.powersystemtransmissionlineisthekeytothesafeandstableoperationofpowersystem,thefaultdirectthreatentheoperationofpowersystem.Therefore,quicklyandaccuratelylocatefaultslocationandfailurerecoveryareimportantmeasurestoguaranteesafeandstableoperationofpowersyst

7、em.Toaddressthisissue,amultitravellingwavefaultlocationdevicehasbeendevelopedandputintouseathomeandabroad,bothobtainedgoodresults.NowthedevelopmentoftheFPGAchipandwavelettransformsignalprocessingtechnologywillpushrelateddeviceresearchfurther.Thispapermainlycompletesth

8、ehardwaredebugandFPGAhardwarelogicdesignfortravelingwavefaultlocationdevicebasedonFPGA.Includingthehardwaredebugofinternalde