基于FPGA的電力變壓器諧波在線檢測(cè)與分析.pdf

1、電力變壓器是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電能變換的重要樞紐設(shè)備，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有決定性的影響。作為變壓器智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心組成部分，對(duì)于運(yùn)行電力變壓器的諧波檢測(cè)與分析不僅成為設(shè)備狀態(tài)檢修提供重要技術(shù)依據(jù)，也為及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和異常怔兆提供重要參考。因此，基于高次諧波對(duì)電力變壓器造成的危害和智能化變壓器的在線檢測(cè)和診斷的需求，開(kāi)發(fā)一套針對(duì)電力變壓器的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、低成本、能可靠有效的諧波檢測(cè)和分析裝置，能為變壓器故障診斷提供及時(shí)、可靠依據(jù)，進(jìn)而

2、能有效地提高電力變壓器運(yùn)行的可靠性。
　　 本文闡述了電力諧波的相關(guān)概念和產(chǎn)生原理，分析了電力諧波的特點(diǎn)和諧波對(duì)電力變壓器的產(chǎn)生的危害。依據(jù)諧波檢測(cè)理論，在對(duì)諧波檢測(cè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，以《智能高壓一次設(shè)備技術(shù)導(dǎo)則》中對(duì)變壓器諧波檢測(cè)參數(shù)的技術(shù)要求，以及變壓器運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境為依據(jù)，設(shè)計(jì)了一種高性能低成本的以FPGA為主控單元的電力數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)，傳輸?shù)挠布_(kāi)發(fā)平臺(tái)。其中，設(shè)計(jì)數(shù)字鎖相環(huán)和采用二階低通濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波

3、信號(hào)的同步跟蹤和濾波，以消除非同步采樣引起頻譜泄漏和頻譜混疊，使用精密電壓電流傳感器和多通道高速M(fèi)AX125芯片設(shè)計(jì)諧波信號(hào)調(diào)理和同步采樣電路。利用FPGA硬件資源以256點(diǎn)基-4FFT算法的高并行性的IP核來(lái)實(shí)現(xiàn)傅立葉諧波檢測(cè)算法和數(shù)據(jù)加載存儲(chǔ)控制。最后利用QuartusⅡ中SOPC Builder靈活定制了NiosⅡ軟核作為系統(tǒng)CPU，并內(nèi)嵌了實(shí)時(shí)內(nèi)核μC/OS-Ⅱ構(gòu)作為操作系統(tǒng)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，負(fù)責(zé)完成對(duì)FFT算法處理單元協(xié)調(diào)控制

4、、網(wǎng)絡(luò)控制器DM9000A的任務(wù)調(diào)度及人機(jī)交互接口等功能，從而完成對(duì)電力變壓器的運(yùn)行電壓、電流的諧波遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
　　 整個(gè)設(shè)計(jì)以Altera公司CycloneⅡ系列FPGA芯片為核心設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)，以Quartus Ⅱ和SOPCNiosⅡ IDE為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用VerilogHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)分析結(jié)果通過(guò)TCP/IP協(xié)議傳送至上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，便于整個(gè)電力變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)配。通過(guò)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)表