[实用新型]电力传输线路故障暂态信号模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力传输线路故障测试技术领域，尤其是涉及一种电力传输线路故障暂态信号模拟装置。

背景技术

电力线路发生故障时，将对电网造成较大的安全隐患，并对用户用电质量造成一定的影响。鉴于电力线路故障对人民生产生活和经济发展带来的影响，对电力线路故障产生原因、特点及波形变化特性的研究显得越来越重要。在真实的电力线路上进行故障模拟试验对电力设备和人身安全都有着较大的危害。以电子技术为手段，准确模拟出电力线路故障瞬间产生的暂态信号，可为继电保护设备性能及在线故障测距装置测距精度的检测提供真实、稳定的信号源。此方法成本较低，且对于不同的电力线路结构有着较好的模拟。电力线路故障暂态信号属于频率较高的非常规波形，传统的只能产生常规信号如正弦波、方波、脉冲波等的波形发生器不能用于模拟电力传输线路故障暂态信号，需要设计一种任意信号发生器来反映电力传输线路故障暂态信号。

现有任意信号发生器的实现方案有程序控制输出、DMA输出、可变时钟计数器寻址和直接数字频率合成等多种方式。程序控制输出方式虽然电路简单，但是数据输出定时不准确，会影响信号的频率和相位，而且受计算机运行速度的限制，输出信号频率较低；DMA(Direct Memory Access)输出方法可以提高数据的输出速率但存在问题是当输出波形时，微处理器失去总线控制权而无法进行其他操作和无法进行多通道信号输出的缺点；可变时钟计数器寻址波形存储表是一种传统任意波形发生器的实现方法，其产生的地址连续，输出波形质量高，但对硬件要求较高且需要多级分频或采用高性能的锁相环，其中分频式信号发生器频率分辨率低，锁相式信号发生器频率切换速度慢；直接数字频率合成技术的主要优点是如需更新输出信号无需改变任何线路和硬件，只需改写存储器中的波形数据即可，但是却存在输出信号的带宽有限制和输出信号的杂散比较大的缺点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种根据直接数字频率合成技术的基本原理并结合电力线路故障信号特性设计的电力传输线路故障暂态信号模拟装置，其结构简单、设计合理，能实现高稳定度、高精度、高分辨率的故障波形输出，且能实现输出故障信号频率的实时测量与显示，体积小、成本低，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种电力传输线路故障暂态信号模拟装置，其特征在于：包括主控制器电路和给各用电单元供电的电源电路，主控制器电路的输入端接输出故障数据的上位机，主控制器电路的输出端接CPLD器件，主控制器电路接收来自上位机的故障数据并输出故障信号给CPLD器件，CPLD器件对主控制器电路输出故障信号的频率进行实时测量并输出故障信号和测频结果，CPLD器件的输出端接测频结果显示电路和D/A转换电路，测频结果显示电路接收CPLD器件输出的测频结果并对测频结果进行实时显示，D/A转换电路接收CPLD器件输出的故障信号并将数字量的故障信号转换为模拟量的故障波形输出，D/A转换电路的输出端接信号放大滤波电路，信号放大滤波电路接收D/A转换电路输出的模拟量的故障波形并进行放大和滤波后输出。

所述主控制器电路内集成有串口通信电路，主控制器电路通过串口通信电路接收来自上位机的故障数据。

所述主控制器电路为单片机。

所述单片机为芯片SCT89C58RD+。

所述CPLD器件为芯片MAX EPM7128SLC84-15。

所述测频结果显示电路为七段数码管显示电路。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型克服了在实际线路上进行试验带来的成本高、安全性差等不利因素，可准确模拟出电力线路故障瞬间产生的暂态信号，可为继电保护设备性能及在线故障测距装置测距精度的检测提供真实、稳定的信号源。

2、本实用新型充分利用了STC89C58RD+单片机的片内资源，采用了Altera公司的MAX7000S系列CPLD器件实现故障信号的输出，给搭建逻辑电路带来了极大的便利，电路结构简单，设计合理。

3、本实用新型采用的STC89C58RD+单片机，片上集成1280字节的RAM，可以通过串口通信电路和上位机通信，实现故障数据的实时更新，上位机上还可以完成故障数据的前期处理，有助于扩展本实用新型的应用范围。

4、本实用新型功能完备且使用效果好，不仅能够用于模拟电力传输线路故障暂态信号，实现高稳定度、高精度、高分辨率的故障波形输出，还能实现输出故障数据频率的实时测量与显示。