本文關鍵詞：基于FPGA的電力系統(tǒng)微機保護裝置的設計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電力系統(tǒng)繼電保護其實就是指繼電保護的技術和各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)。隨著大電網(wǎng)發(fā)展的需要,超高壓電網(wǎng)和大容量技術的發(fā)展使得電網(wǎng)的結構日益變得復雜。確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行成為電力行業(yè)重中之重的問題,這樣對繼電保護裝置本身的要求也越來越高。本文在查閱國內(nèi)外微機保護的發(fā)展歷程中,提出了一種基于FPGA芯片的微處理器控制的微機繼電保護裝置。該裝置采用的是快速傅里葉算法,利用對具體線路的故障數(shù)據(jù)進行采樣,然后用該算法進行處理數(shù)據(jù),判斷故障及進行動作。最后進行了模擬試驗,試驗驗證具有良好的效果。首先,本文簡單介紹了當前國內(nèi)數(shù)字化變電站的發(fā)展的現(xiàn)狀,分析當前對于數(shù)字化變電站的繼電保護系統(tǒng)存在的問題,以及目前針對可靠性問題的相關的研究現(xiàn)狀。其次介紹了該微機保護裝硬件平臺的設計以及基于硬件平臺對外圍AD采樣電路,開關量輸入／輸出電路,串口通信電路進行硬件電路的設計過程及工作原理。在保護軟件系統(tǒng)的設計上,研究了微機保護系統(tǒng)一些典型的微機保護原理與算法,充分利用處理數(shù)據(jù)快的特點,完成一些復雜的算法,在數(shù)據(jù)處理上選擇快速傅里葉算法來實現(xiàn)微機保護。然后簡單介紹硬件描述語言(Verilog HDL)的特點及QUARTUS Ⅱ 11.0軟件的開發(fā)流程�；贔PGA開發(fā)軟件quartus Ⅱ 11.0+Modsim平臺進行軟件編程和對各個功能模塊進行綜合仿真,并且利用了MATLAB仿真工具,對故障線路進行模擬仿真,得到了一些數(shù)據(jù)符合繼電保護的動作要求。本文的主要創(chuàng)新點： 利用FPGA的編程語言verilog HDL實現(xiàn)并行處理及模塊化設計的方法。實現(xiàn)FFT數(shù)據(jù)處理模塊以及各個功能模塊,結合繼電保護的動作原理可以很快的對故障信息判斷及動作。
【關鍵詞】：微機保護 FPGA 快速傅里葉算法 硬件描述語言
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM774
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-28
• 1.1 課題研究背景與意義14-15
• 1.2 繼電保護的概念15-16
• 1.3 繼電保護的原理及特點16-25
• 1.3.1 電流電壓保護17-18
• 1.3.2 方向性電流保護18
• 1.3.3 零序保護18-19
• 1.3.4 距離保護19-23
• 1.3.5 縱聯(lián)電流差動保護23-24
• 1.3.6 高頻保護24-25
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀25-27
• 1.4.1 微機保護的現(xiàn)狀25-26
• 1.4.2 繼電保護微機化的特點26
• 1.4.3 目前我國微機保護的缺點26-27
• 1.5 本文所做工作27-28
• 2 硬件設計28-42
• 2.1 系統(tǒng)的總體結構28-29
• 2.2 現(xiàn)場可編程門陣列簡介29-30
• 2.2.1 現(xiàn)場可編程門陣列概述29
• 2.2.2 CYCLONE系列器件概述29-30
• 2.3 硬件描述語言綜述30-31
• 2.4 仿真軟件QUARTUS Ⅱ11.031-32
• 2.5 流水線設計簡介32-33
• 2.6 外圍的模塊電路設計33-39
• 2.6.1 電壓互感器33-34
• 2.6.2 信號處理電路34
• 2.6.3 A/D采樣34-35
• 2.6.4 串行通信接口35-37
• 2.6.5 開關量輸入輸出設計37-38
• 2.6.6 電源電路設計38
• 2.6.7 液晶顯示模塊電路38-39
• 2.6.8 按鍵電路的設計39
• 2.7 本章小結39-42
• 3 微機保護算法的研究42-52
• 3.1 兩點乘積算法42-43
• 3.2 半周積分算法43-44
• 3.3 微分方程算法44-45
• 3.4 差動算法45
• 3.5 傅里葉算法45-49
• 3.5.1 離散傅里葉變換46-47
• 3.5.2 快速傅里葉變換47-49
• 3.6 數(shù)據(jù)的采集49-50
• 3.6.1 采樣頻率的選擇50
• 3.6.2 采樣間隔的自適應調(diào)整50
• 3.7 微機測量算法50-51
• 3.7.1 電壓電流的有效值算法50-51
• 3.7.2 功率和功率因素的算法51
• 3.8 本章小結51-52
• 4 軟件設計52-58
• 4.1 FPGA軟件功能概述52
• 4.2 軟件設計總體原則52-54
• 4.2.1 接口軟件52-53
• 4.2.2 保護軟件的配置53
• 4.2.3 中斷服務程序及其配置53-54
• 4.3 系統(tǒng)軟件的流程圖54-57
• 4.4 本章小結57-58
• 5 實驗結果與分析58-68
• 5.1 FPGA功能模塊的的實現(xiàn)58-63
• 5.1.1 模塊仿真綜合58-59
• 5.1.2 FPGA的AD0809控制器的實現(xiàn)59-60
• 5.1.3 FPGA FFT模塊的實現(xiàn)60-63
• 5.2 實驗結果與分析63-66
• 5.2.1 試驗設備配置64
• 5.2.2 實驗內(nèi)容與結果64-66
• 5.3 試驗結果分析66-67
• 5.4 本章小結67-68
• 6 系統(tǒng)抗干擾分析68-74
• 6.1 影響微機保護裝置的干擾源68-69
• 6.2 抗干擾措施69-71
• 6.2.1 CPU單元抗干擾措施69-70
• 6.2.2 功率放大電路的抗干擾措施70
• 6.2.3 開關量及模擬量輸入輸出路抗干擾措施70
• 6.2.4 PCB電路抗干擾措施70-71
• 6.3 裝置故障的自動檢測技術71-72
• 6.4 本章小結72-74
• 7 結論與展望74-76
• 7.1 結論74
• 7.2 展望74-76
• 參考文獻76-80
• 致謝80-82
• 作者簡介及碩士期間的論文發(fā)表82

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4 唐威,丁明華;淺談發(fā)電機微機保護裝置的特點及應用[J];河南冶金;2002年02期

5 齊英杰;微機保護裝置的典型硬件結構及原理[J];東北電力技術;2004年02期

6 姚棟;;應用綜合微機保護裝置實現(xiàn)備自投功能[J];電氣應用;2007年07期

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8 段德功;丁瑩亮;;基于嵌入式技術的微機保護裝置[J];計算機光盤軟件與應用;2012年12期

9 羅永安;王偉;;微機保護裝置受溫度和干擾的影響及改進[J];電力技術;1992年07期

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1 劉嘉;;關于新型微機保護裝置結構的探討與設想[A];2006中國電力系統(tǒng)保護與控制學術研討會論文集[C];2006年

2 王紀渝;;由兩起微機保護裝置誤動引起對微機保護裝置電源的研究和改進[A];2008年云南電力技術論壇論文集[C];2008年

3 李孝波;桂p，

本文編號：286328