基于PCI-E的多功能数字故障录波装置的研制

发布时间：2017-08-18 18:00

  本文关键词：基于PCI-E的多功能数字故障录波装置的研制

  更多相关文章： 数字故障录波装置 网络记录分析仪 数字继电保护测试仪 PCI-E总线 TMS320DM8168

【摘要】：随着我国电网技术的发展,智能变电站已成为变电站发展的主流趋势。目前在智能变电站中,数字故障录波装置、网络记录分析仪以及数字继电保护测试仪这三种装置相互独立。在某些应用或测试场合如需使用,若全部配置,则体积过大且十分沉重,并且增加相应成本。论文研制的多功能数字故障录波装置,在数字故障录波装置的基础上,将以上三种装置进行整合,以实现故障录波装置和网络报文记录分析仪的功能,且使其硬件系统也能适用于继电保护测试仪,并引入高速PCI-E总线技术,旨在实现装置的多功能、一体化以及高速化设计。论文对相电流工频变化量故障选相方法进行了研究,提出了一种改进的工频变化量选相方法,该方法将相电流差工频变化量与相电压工频变化量相结合,构造三个广义导纳进行选相。仿真结果表明,该方法不受故障位置、过渡电阻的影响,能正确选相,且具有较高的灵敏度,在多功能数字故障录波装置中具有一定实用价值。论文提出了多功能数字故障录波装置的基本设计方案,并设计了其硬件系统结构。该装置采用以单片机为核心的专用嵌入式系统,以及DSP+FPGA的核心结构。选用PCI-E总线解决DSP外部总线需要高速通信的问题；采用多板设计方案解决装置要采集记录的SV、GOOSE和MMS等网络信息数量庞大、网络接口数量众多以及PCI-E总线只能进行点对点通讯的问题。论文分析了装置各部分的需求并选型,并进行了DSP芯片总线速度测试以及非差分信号线高速通信测试。论文设计了SV、GOOSE、MMS等网络报文数据传输的硬件编程结构,并设计了相应各模块,包括MAC核、数据多路切换模块、时钟切换模块、LVDS数据发收模块、PCI-E硬核；进行了相关仿真,并对PCI-E核与双口RAM的匹配进行了实物测试。解决了处理、存储数据时的数据分发与汇总、时钟匹配以及内存分配等问题。
【关键词】：数字故障录波装置 网络记录分析仪 数字继电保护测试仪 PCI-E总线 TMS320DM8168
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM63;TM76
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景及研究意义10-11
• 1.1.1 选题背景10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 各装置研制情况11-14
• 1.2.1 各装置相应产品11-12
• 1.2.2 各装置主要技术要求12-13
• 1.2.3 各装置的硬件结构13-14
• 1.3 论文主要工作14-16
• 第2章 工频变化量故障选相方法研究16-32
• 2.1 相电流差工频变化量选相方法16-19
• 2.2 相电流差工频变化量选相方法存在的问题19-21
• 2.2.1 两相接地短路零序阻抗远小于正序阻抗时的问题19-20
• 2.2.2 系统正、负序阻抗不等时的问题20-21
• 2.3 改进的工频变化量选相方法21-30
• 2.3.1 改进的工频变化量选相方法的提出21-24
• 2.3.2 仿真验证24-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 装置硬件系统设计32-52
• 3.1 装置的设计思路32-33
• 3.1.1 一体化设计思想32
• 3.1.2 装置的技术难点32
• 3.1.3 解决方法与技术指标32-33
• 3.2 装置基本方案设计33-35
• 3.2.1 两种基本方案的分析与选择33-35
• 3.2.2 嵌入式系统的选择35
• 3.3 装置的硬件设计35-47
• 3.3.1 装置的硬件结构35-39
• 3.3.2 装置各部分选型分析39-47
• 3.4 实物测试47-51
• 3.4.1 仿真板的配置与连接47-48
• 3.4.2 DSP总线速度测试48-50
• 3.4.3 非差分信号线高速通信测试50-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 装置数据传输的设计52-74
• 4.1 概述52-59
• 4.1.1 数据传输功能52
• 4.1.2 数据传输的总体结构52-54
• 4.1.3 数据处理与存储需解决的问题54-57
• 4.1.4 各芯片编程结构57-58
• 4.1.5 设计流程58-59
• 4.2 MAC核的设计59-60
• 4.3 数据多路切换模块的设计60-62
• 4.3.1 模块功能60
• 4.3.2 设计方案60-61
• 4.3.3 仿真验证61-62
• 4.4 时钟切换模块的设计62-63
• 4.4.1 模块功能62
• 4.4.2 设计方案62-63
• 4.4.3 仿真验证63
• 4.5 LVDS数据发收模块设计63-69
• 4.5.1 CRC校验方式的设计64-67
• 4.5.2 数据发送模块67-68
• 4.5.3 数据接收模块68-69
• 4.5.4 仿真验证69
• 4.6 PCI-E硬核设计69-73
• 4.6.1 PCI-E硬核的功能与配置69-70
• 4.6.2 PCI-E硬核与双口RAM的匹配70-73
• 4.7 本章小结73-74
• 第5章 总结与展望74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间的论文及其它成果80-81
• 致谢81

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本文编号：695937