专利名称：一种基于fpga的输电线路单端故障定位装置的制作方法
技术领域：
一种基于FPGA的输电线路单端故障定位装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种故障定位装置，特别是一种基于FPGA的输电线路单端故 障定位装置。
背景技术：
[0002]故障定位的任务就是当线路的某一点发生故障时，通过线路两端的实测电流、 电压及线路阻抗等参数来计算出故障距离。通常输电线故障测距方法大致有两类一类 是阻抗法，它是直接计算故障阻抗或其百分比的算法；另一类是行波法，它是利用高频 故障暂态电流、电压的行波等来间接判定故障点的距离。[0003]现有的故障录波器及保护装置上的测距方法都是基于阻抗法，由于原理上的缺 陷，过渡电阻、系统阻抗、负荷电流等因素都对测距精度会有影响，其误差较大。行 波测距包括单端行波测距法和双端行波测距法，采用双端法，其缺点非常明显(1) 超高压输电线路比较长，线路通讯比较困难；(2)虽然GPS发展比较迅速，但是双端 同步采样等仍很难实现；(3)变压器误差不可避免；(4)投资太大，不满足经济性 的要求。电力系统发生故障后，利用单端行波法进行精确故障定位存在着两个问题(1)近区故障不能识别，其原因是采集卡的采样速度满足不了故障定位的要求；(2) 如果采用高速数据采集系统，高速海量数据的存储问题难以解决。虽然，中国专利号为 ZL200310111214.8已公开的专利技术较好的解决了高精度GPS故障定位的问题,但是，该 专利技术采用的DSP数据处理器，当电路有少量有改动时，不能进行系统升级或除错。发明内容[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种易于升级、纠错能力强的一种基于 FPGA的输电线路单端故障定位装置。[0005]为解决上述技术问题，本实用新型包括三相电流行波变送器单元、阀值检测故 障线路识别单元、高速数据采集单元、PCI总线、GPS信号接收�？椤⒐た鼗秃筇ɑ� 其特征在于，所述高速数据采集单元以FPGA作为中央处理器，以高速、高精度、低功 耗的A/D模数转换器为信号转换单元，配备FIFO存储器和同步动态随机存储器SDRAM 作为高速大容量缓存，以PCI总线作为外部设备互连接口。[0006]上述方案中，所述GPS信号接收模块为采集的数据附加时标。[0007]上述方案中，其特征在于，所述FIFO容量大于1M，同时配合高达U8M的 SDRAM以实现高速存储和海量存储。[0008]本实用新型由于采用了上述结构，具有易于升级、纠错能力强的有益效果。
[0009]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。[0010]图1为本实用新型的结构示意图；3[0011]图2为高速数据采集单元的结构示意图。
具体实施方式
[0012]如图1所示，高压输电线路的出线通过电流行波变送器单元1，完成A、B、C 三相电流行波信号的电流测量，其输出连接阀值检测故障线路识别单元2的输入端，完 成三相电流检测功能，当电流幅值超过设定阈值(可能引起继电保护动作的最小故障电 流)时，阀值检测故障线路识别单元2会给高速数据采集单元3提供一个触发脉冲信号， 同时，GPS信号4和触发脉冲信号一起作为高速数据采集单元3的输入信号，启动故障线 路的高速数据采集和模数转换。采集卡通过PCI总线5将采集的故障行波数据上传至工 控机6，工控机6的定位程序调用内存数据进行处理，得出故障位置，并发送至后台机7 进行显示并故障报警。工控机6与后台机7可实现串口通信，以达到资源共享。[0013]如图2所示，FPGAll为高速数据采集单元的核心部分，在数据采集模式下， FPGAll根据启动信号到来时刻和设定时间，负责控制ADC采样，计算出启动信号到达 前一段时间采样数据存放在SDRAM10中的地址，并由此地址开始将带有GPS4时标的数 据通过PCI总线5传送到工控机。[0014]在高速数据采集单元中，被采集的模拟信号经过信号调理电路的处理，使信号 的幅度限制在A/D转换器8的输入范围之内，自通电时起，A/D和时钟电路始终处于工 作状态，在数据采集期间，数据采集控制电路中FPGAll给出同步命令，同步命令通过 对高速FIF09的写入端的控制，即允许或禁止对FIF09写入，实现对采样数据的取舍。 与A/D相比，高速FIF09的写有效时间为几个ns，对同步和过程控制更为有利。这个电 平使数据存储器FIF09处于写状态。这样在采样时钟发生器12给出时钟的同步作用下， 转换的数据被依次存人FIF09。FPGAll将数据读出并存入到大容量的SDRAM10中去。 当采集到的数据达到要求的数量的时候，FPGAll发出外部中断，停止AD转换，同时使 FIF09处于读状态。FPGAll读取FIF09的数据，并保存在SDRAM10中。主机发出读 取命令，FPGAll切换工作状态，把数据从SDRAM10中取出，由主机通过总线接口将数 据读到系统中去。最后，FIF09和SDRAM10复位清零。数据传输完成后，FPGAll重 新转入采集模式，可以接受新的启动信号。[0015]实施例[0016]电流行波变送器由电流互感器和电子电路构成，阀值检测故障线路识别单元采 用电子电路比较器，高速信号处理器FPGA采用ALTERA公司的EPF10K100芯片，集成 了高达10万个的典型门，高速模-数转换采用AD9432，高速数据缓存采用IDT公司的 72T7285 高速 FIFO，SAMSUNG 公司的 SDRAM，型号为 K4S28323LF，GPS 信号装置 采用GARMIN公司的GPS接收�？镚PS15L，采用AMCC公司的S5933作为PCI接口芯 片，工控机采用P4，3.2G以上高性能的PC机，后台机由一般带显示器的计算机构成。[0017]最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本实用新型的技术方案而非 限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术 方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种基于FPGA的输电线路单端故障定位装置，包括三相电流行波变送器单元、阀 值检测故障线路识别单元、高速数据采集单元、PCI总线、GPS信号接收�？�、工控机和 后台机，其特征在于，所述高速数据采集单元以FPGA作为中央处理器，以高速、高精 度、低功耗的A/D模数转换器为信号转换单元，配备FIFO存储器和同步动态随机存储器 SDRAM作为高速大容量缓存，以PCI总线作为外部设备互连接口。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的输电线路单端故障定位装置，其特征在 于，所述GPS信号接收�？槲杉氖莞郊邮北�。
3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的输电线路单端故障定位装置，其特征在 于，所述FIFO容量大于1M，同时配合高达128M的SDRAM以实现高速存储和海量存 储。
专利摘要本实用新型涉及一种基于FPGA的输电线路单端故障定位装置，包括三相电流行波变送器单元、阀值检测故障线路识别单元、高速数据采集单元、PCI总线、GPS信号接收�？椤⒐た鼗秃筇ɑ涮卣髟谟冢龈咚偈莶杉ピ訤PGA作为中央处理器，以高速、高精度、低功耗的A/D模数转换器为信号转换单元，配备FIFO存储器和同步动态随机存储器SDRAM作为高速大容量缓存，以PCI总线作为外部设备互连接口。本实用新型由于采用了上述结构，具有易于升级、纠错能力强的有益效果。
文档编号G01R31/08GK201804075SQ20102052953
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者徐军, 李凌宇, 熊友红 申请人:武汉钢铁(集团)公司
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