本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種行波信號采集傳輸裝置，包含行波信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、數(shù)字信號處理器DSP、對時信號接口、以太網(wǎng)接口和電源模塊。行波信號接入行波信號調(diào)理電路，對時信號接入對時信號接口，行波信號調(diào)理電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC連接，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA與對時信號接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)字信號處理器DSP和以太網(wǎng)接口連接，電源模塊提供工作電源。該裝置實(shí)現(xiàn)了行波信號的就地高速同步采集和高帶寬持續(xù)傳輸，提高了行波信號采集傳輸?shù)男旁氡龋瑥亩岣吡诵胁y距的精度和可靠性。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種行波信號采集傳輸裝置
本技術(shù)涉及電力系統(tǒng)輸電線路行波故障定位
，尤其涉及一種行波信號采集傳輸裝置。
技術(shù)介紹
輸電線路故障點(diǎn)及時、準(zhǔn)確的定位有利于減小輸電線路故障對電力系統(tǒng)造成的危害，是電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。目前在電力系統(tǒng)中廣泛采用的測距手段基于兩種方式：阻抗法故障測距和行波法故障測距。阻抗法基于故障時穩(wěn)態(tài)量和線路阻抗參數(shù)計(jì)算故障點(diǎn)位置，易受過渡電阻、線路分布電容和系統(tǒng)運(yùn)行方式影響，測距精度低。行波法基于故障時電壓或電流行波信號計(jì)算故障點(diǎn)位置，不受上述因素影響，具有測距精度高的優(yōu)點(diǎn)。目前在電力系統(tǒng)中采用的輸電線路行波測距系統(tǒng)，仍然基于電磁式互感器或?qū)Ｓ眯胁▊鞲衅鞑杉收闲胁ㄐ盘枺ㄟ^硬電纜方式接入行波測距裝置實(shí)現(xiàn)行波信號采集、分析和處理。這種方式增大了二次接線復(fù)雜度、增大了變電站運(yùn)行維護(hù)工作量，提升了系統(tǒng)出錯幾率。此外，對于長距離交直流輸電線路，由于故障行波信號傳遞距離遠(yuǎn)，受色散效應(yīng)和阻抗不均勻的折反射因素影響，信號衰減嚴(yán)重，變電站端傳感器二次側(cè)輸出的模擬量小信號還需要通過電纜傳輸四百米左右才能進(jìn)入行波測距裝置中進(jìn)行高速采集，這進(jìn)一步加劇了行波信號的衰減，并引入了噪聲，降低了行波信號采集的信噪比，直接影響到了行波測距的可靠性和測距精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決目前輸電線路行波測距裝置采用電磁式互感器或?qū)Ｓ眯胁▊鞲衅鹘?jīng)電纜直接采集行波信號無法滿足行波信號高質(zhì)量采集的問題，本技術(shù)提供了一種行波信號采集傳輸裝置，在變電站輸電線路傳感器的就地端，對行波信號實(shí)現(xiàn)高速同步采集，并經(jīng)以太網(wǎng)接口高帶寬傳輸給行波測距裝置，提高行波信號采集傳輸?shù)男旁氡龋瑥亩岣咝胁y距的精度和可靠性。為達(dá)到上述目的，本技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種行波信號采集傳輸裝置，包括行波信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、數(shù)字信號處理器DSP、對時信號接口、以太網(wǎng)通信接口和電源模塊；行波信號調(diào)理電路的輸入端接入行波信號，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸入端接入調(diào)理后的行波信號，輸出端與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接；對時信號接口的輸入端接入對時信號，輸出端與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接；數(shù)字信號處理器DSP和以太網(wǎng)通信接口均與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接；電源模塊為以上所述所有電路和器件提供工作電源。優(yōu)選的方案中，所述行波信號調(diào)理電路包括平移放大電路、低通濾波電路和帶通濾波電路；平移放大電路的輸入端接入行波信號，輸出端與低通濾波電路和帶通濾波電路的輸入端連接，低通濾波電路和帶通濾波電路的輸出端輸出調(diào)理后的行波信號。優(yōu)選的方案中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC包括高速AD采集器和低速AD采集器；所述高速AD采集器的輸入端與帶通濾波電路的輸出端連接，用于高頻暫態(tài)信號數(shù)據(jù)采樣；所述低速AD采集器的輸入端與低通濾波電路的輸出端連接，用于中低頻信號數(shù)據(jù)采樣；所述高速AD采集器和低速AD采集器的輸出端和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接。優(yōu)選的方案中，所述現(xiàn)場可編程門陣列FPGA包括采樣控制模塊、時鐘同步模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述時鐘同步模塊與對時信號接口、數(shù)字信號處理器DSP、采樣控制模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，為數(shù)據(jù)的采樣和傳輸提供時鐘同步基準(zhǔn)；所述采樣控制模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、時鐘同步模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，用于信號的采樣控制和采樣數(shù)據(jù)獲取；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊與采樣控制模塊、時鐘同步模塊和以太網(wǎng)通信接口連接，用于行波信號數(shù)字采樣數(shù)據(jù)的高速傳輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果是：(1)該裝置安裝在信號傳感器附近，直接對輸入行波信號進(jìn)行就地高速同步采集，避免了站內(nèi)電纜傳輸可能造成的信號色散衰減問題、折反射問題和電磁干擾問題，提高了行波信號采集的信噪比。(2)該裝置采用以太網(wǎng)接口持續(xù)輸出行波采樣數(shù)據(jù)，行波測距裝置經(jīng)以太網(wǎng)通信接收數(shù)據(jù)，中間無其它電纜和信號線連接，簡化了行波測距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，提升了系統(tǒng)可靠性。附圖說明圖1為本技術(shù)行波信號采集傳輸裝置實(shí)施例的示意圖；圖2為本技術(shù)行波信號采集傳輸裝置另一實(shí)施例的示意圖；圖3為本技術(shù)的應(yīng)用場景示意圖。具體實(shí)施方式本技術(shù)實(shí)施例提供了一種行波信號采集傳輸裝置，所述裝置在變電站中的應(yīng)用場景如圖3所示。所述裝置在輸電線路行波傳感器就地端安裝，(1)接收時鐘同步系統(tǒng)輸出的IRIG-B對時信號，對時精度優(yōu)于0.2μs。(2)通過電纜接入行波信號，實(shí)現(xiàn)行波信號的就地高速同步采樣。(3)采用千兆以太網(wǎng)與行波測距裝置連接，持續(xù)輸出行波采樣數(shù)據(jù)，輸出的數(shù)據(jù)包括高頻信號采樣數(shù)據(jù)和中低頻信號采樣數(shù)據(jù)，采樣率分別不低于1MHz和4.8kHz。為了滿足所述裝置的同步采樣精度要求，相關(guān)聯(lián)設(shè)備需滿足以下條件：(1)輸電線路行波信號傳感器應(yīng)能夠有效傳變高頻暫態(tài)行波信號，對暫態(tài)行波信號的響應(yīng)時間小于1μs。(2)時鐘同步系統(tǒng)應(yīng)能夠輸出穩(wěn)定、可靠和高精度的時鐘同步信號，輸出信號的最大偏差不大于0.1μs。行波信號采集傳輸裝置的實(shí)施例示意圖如圖1所示。裝置包括行波信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、數(shù)字信號處理器DSP、對時信號接口、以太網(wǎng)通信接口和電源模塊。行波信號調(diào)理電路的輸入端接入行波信號，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC連接，用于對行波信號進(jìn)行平移放大和濾波處理。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸入端接入調(diào)理后的行波信號，輸出端與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接，用于在FPGA的采樣控制下實(shí)現(xiàn)行波信號數(shù)據(jù)采樣。對時信號接口的輸入端接入對時信號，輸出端與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接，數(shù)字信號處理器DSP也與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接，三者共同實(shí)現(xiàn)對時信號解析，產(chǎn)生同步基準(zhǔn)信號PPS。現(xiàn)場可編程門陣列FPGA還與以太網(wǎng)通信接口連接，用于通過以太網(wǎng)通信接口將行波采樣數(shù)據(jù)幀實(shí)時發(fā)送給行波測距裝置。電源模塊為以上所述所有電路和器件提供工作電源。如圖2所示的另一個行波信號采集傳輸裝置實(shí)施例包括：包含：行波信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、數(shù)字信號處理器DSP、對時信號接口、以太網(wǎng)通信接口和電源模塊。其中，行波信號調(diào)理電路包括平移放大電路、低通濾波電路和帶通濾波電路。平移放大電路的輸入端接入行波信號，輸出端與低通濾波電路和帶通濾波電路的輸入端連接，低通濾波電路和帶通濾波電路的輸出端輸出調(diào)理后的行波信號。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC包括高速AD采集器和低速AD采集器。所述高速AD采集器的輸入端與帶通濾波電路的輸出端連接，用于高頻暫態(tài)信號數(shù)據(jù)采樣。所述低速AD采集器的輸入端與低通濾波電路的輸出端連接，用于中低頻信號數(shù)據(jù)采樣。所述高速AD采集器和低速AD采集器的輸出端和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接。其中，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA包括采樣控制模塊、時鐘同步模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊。所述時鐘同步模塊與對時信號接口、數(shù)字信號處理器DSP、采樣控制模塊和數(shù)據(jù)傳本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種行波信號采集傳輸裝置，其特征在于：包括行波信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、數(shù)字信號處理器DSP、對時信號接口、以太網(wǎng)通信接口和電源模塊；/n行波信號調(diào)理電路的輸入端接入行波信號，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC連接；/n模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸入端接入調(diào)理后的行波信號，輸出端與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接；/n對時信號接口的輸入端接入對時信號，輸出端與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接；/n數(shù)字信號處理器DSP和以太網(wǎng)通信接口均與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接；/n電源模塊為以上所有電路和器件提供工作電源。/n
【技術(shù)特征摘要】
1.一種行波信號采集傳輸裝置，其特征在于：包括行波信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、現(xiàn)場可編程門陣列FPGA、數(shù)字信號處理器DSP、對時信號接口、以太網(wǎng)通信接口和電源模塊；
行波信號調(diào)理電路的輸入端接入行波信號，輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC連接；
模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸入端接入調(diào)理后的行波信號，輸出端與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接；
對時信號接口的輸入端接入對時信號，輸出端與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接；
數(shù)字信號處理器DSP和以太網(wǎng)通信接口均與現(xiàn)場可編程門陣列FPGA連接；
電源模塊為以上所有電路和器件提供工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行波信號采集傳輸裝置，其特征在于：所述行波信號調(diào)理電路包括平移放大電路、低通濾波電路和帶通濾波電路；
平移放大電路的輸入端接入行波信號，輸出端與低通濾波電路和帶通濾波電路的輸入端連接，低通濾波電路和帶通濾波電路的輸出端輸出調(diào)理后的行波信號。
3.根據(jù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張杰，陳玉林，陳海波，張國棟，
申請(專利權(quán))人：南京南瑞繼保電氣有限公司，國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32
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