[发明专利]一种便携式电力系统低频振荡检测装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统运行监测技术领域，更为具体地讲，涉及一种便携式电力系统低频振荡检测装置。

背景技术

现代电力系统发展迅速，主要以大机组、超高压、长距离、重负荷为特点，是一个典型的强非线性、高维、动态大系统。同时随着大型电力系统的互联以及各种新设备的使用，使得发电、输电更经济、高效的同时也增加了电力系统的规模和复杂性，再加上快速励磁系统的普遍使用和电力市场竟争机制的引入，电网运行在稳定极限边缘的可能性也大为增加，随之产生的低频振荡问题日益突出，严重威胁着互联电网的运行安全。

为能及时分析事件的缘由，并有效控制电网不利事件的发展，要求电力行业更加重视对包括低频振荡在内的事件记录和分析能力，为实现坚强智能电网做好基础工作。

近年来，随着信号分析领域技术水平的不断提高，各种有高速录波功能的测量记录仪器在电力系统中大量应用，尤其是电力系统广域测量系统（WAMS）在世界各国电网得到广泛应用的背景，使得电力系统运行过程中的各状态量能够都得到实时监测。在这种趋势下，关于这些数据的分析和处理装置亟待发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种便携式电力系统低频振荡检测装置，实现电力系统低频振荡的实时快速检测、分析和处理。

为实现上述发明目的，本发明便携式电力系统低频振荡检测装置，其特征在于，包括基于FPGA的前端系统、基于DSP的数据分析算法模块以及基于ARM处理器的中央管理系统；

基于FPGA的前端系统在一片FPGA芯片开发，包括：

一数据接口部件用于接收来自电力系统实时相位测量装置（PhasorMeasurement Unit，简称PMU）的采样测试数据，并送入数据分析模块；

一数据解析模块用于对采样测试数据进行解析，分拣出功角或有功功率数据作为低频振荡数据，低频振荡数据送入数据预处理模块中；

一数据预处理模块用于对低频振荡数据的去直流、去噪和对称化处理，使之达到低频振荡信号分析算法的要求；同时，数据预处理模块接收一个低频振荡数据输出一个同步时钟触发信号；

一计数器，用于对数据预处理模块输出同步时钟触发信号进行计数，根据一组分析算法数据存储大小要求，设定计数器的比较值，当有效计数的数值在达到设定的比较值时，计数器使RAM存储器处于写使能状态；

一RAM储存器，在其处于写使能状态时，将数据预处理模块中一组处理完毕的低频振荡数据存入RAM存储器中；

基于DSP的数据分析算法模块从基于FPGA的前端系统的RAM存储器中读取一组低频振荡数据，依据内置的低频振荡分析算法，得到低频振荡模态特性参数信息，并存入基于ARM处理器的中央管理系统的Flash存储器中；

基于ARM处理器的中央管理系统又包括：

一FLASH存储器，用于存储低频振荡模态特性参数信息；

一ARM处理器，配制有操作系统，主要用于管理网络控制器、网络驱动器以及RS485接口和检测结果即低频振荡模态特性参数信息的输出与图形化显示；

网络控制器、网络驱动器，用于将存储的低频振荡模态特性参数信息在ARM处理器的控制下输出给远程设备；

RS485接口，用于将存储的低频振荡模态特性参数信息在ARM处理器的控制下输出给距离较近的设备；

显示输出及人机交互界面接口，用于将存储的低频振荡模态特性参数信息在ARM处理器的控制下输出到显示设备进行显示，以及进行人机交互；

ARM处理器通过人机交互获得的控制信息用于控制基于FPGA的前端系统低频振荡数据的接收、数据分析、预处理和存储，控制基于DSP的数据分析算法模块的参数设置。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明便携式电力系统低频振荡检测装置包括基于FPGA的前端系统、基于DSP的数据分析算法模块以及基于ARM处理器的中央管理系统，由基于FPGA的前端系统对接收数据进行接收、分析和分拣，得到低频振荡数据，并进行预处理，使之达到低频振荡信号分析算法的要求；基于DSP的数据分析算法模块对低频振荡数据进行分析处理，得到表征结果的低频振荡模态特性参数信息；基于ARM处理器的中央管理系统对结果进行输出、显示并输出给其他设备。这样充分利用了FPGA的数据处理能力、DSP的运算处理能力以及ARM处理器丰富的片上系统资源，实现电力系统低频振荡的实时快速检测、分析和处理。同时具有多种输入输出接口，便于随时接入电力系统中进行实时低频振荡检测。

附图说明