[實用新型]一種基于FPGA的輸電線路單端故障定位裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020529532.1
• 申請日: 2010-09-15
• 公開（公告）號: CN201804075U
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 熊友紅;徐軍;李凌宇
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務所 11302
• 代理人: 周發(fā)軍

技術(shù)領(lǐng)域

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)

故障定位的任務就是當線路的某一點發(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。?

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

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。

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總線作為外部設備互連接口。

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。

上述方案中，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。

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。

附圖說明

下面結(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。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

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

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，當電流幅值超過設定閾值（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。

如圖2所示，F(xiàn)PGA11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，F(xiàn)PGA11根據(jù)啟動信號到來時刻和設定時間，負責控制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時標的數(shù)據(jù)通過PCI總線5傳送到工控機。