电子式互感器数据采集处理技术及其数字输出校验方案的研究

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随着电力系统传输容量和电压等级的不断增加,传统的电磁式电流/电压互感器显露出很多问题,比如绝缘要求高、磁饱和、铁磁谐振、动态范围小以及频带窄等。目前电子式电流/电压互感器正被广泛研究,它可以解决传统电磁式互感器不能解决的问题。近几年来,电子式电流/电压互感器研究发展迅速,基于光学和Rogowski空心线圈的电流互感器已进入实用阶段。电子互感器的优点是体积小、重量轻、无饱和、绝缘等,但因为其输出的模拟信号一般是低功率的,所以它需要智能数字化、光纤化并且其物理传输距离短。  电子式互感器数字输出校验方案是将参考标准即标准电磁式互感器和被测电子式互感器的数字输出信号进行比较处理,然后通过算法得出被测参数相位差和比差。本课题拟在此原理的基础上对电子式互感器及其数字输出校验系统进行研究,主要包括以下几个方面:  (1)在分析了电子式互感器概念和原理的基础上,对其进行研究分类,选用了低功率电流互感器即LPCT与Rogowski线圈电子式互感器作为本设计的硬件;  (2)基于电子式互感器采用低功率电流互感器、Rogowski线圈作为一次传感器,感应测量级和保护级电流模拟信号的原理,研究采用基于多传感数据融合技术的数据处理进行电子式互感器的数据采集,利用FPGA与VHDL语言,在QuartusⅡ9.0中设计实现AD采样;  (3)研究通过FPGA实现智能合并单元的设计,包括数据同步接收模块、数据处理模块和数据通信模块(通过FT3帧实现ARM的通信),在QuartusⅡ9.0中设计生成基于FPGA的智能合并单元整体模块;  (4)基于虚拟仪器设计语言LabVIEW,在虚拟仪器中实现电磁式互感器信号与被测电子式互感器数字信号的校验,实现电子式互感器数字输出的校验方案并且计算出所需的技术参数误差。  由仿真和硬件实验结果可以看出,本文所设计的基于多传感数据融合技术的数据采集和基于FPGA的智能合并单元整体模块都较好得实现了各自的功能;通过虚拟仪器设计的电子式互感器数字输出校验系统的仿真为电子式互感器校验系统提供了可行的方案。  
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