[实用新型]微机型继电保护测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力自动化技术领域，具体涉及电力自动化设备继电保护测试装置。

背景技术

现有的微机型继电保护测试仪在计算输出数据时，都采用PC作为上位机硬件平台，但仅仅只是用来显示人机界面、保存试验数据和报告。运行过程都是先由运行于PC平台的上位机软件接受用户的设置，然后上位机软件通过串口、USB或以太网向下位机发送用户设置的参数。

下位机通常采用单片机或DSP+FPGA作为运算和控制单元，下位机接收到上位机发送的参数后，将参数带入电力故障仿真算法中，由单片机或DSP完成仿真数据的计算，然后再将计算完成的数据通过D/A芯片输出。而为了保证测试的实时性，上述过程都是采用逐点计算，逐点输出的方式来完成。

但是采用这种设计结构有诸多缺陷。首先，浪费了PC平台强大的运算能力；其次，DSP电路设计、软件设计复杂，以现代芯片的发展来看，DSP的运算能力明显偏低；第三，由于核心计算放在DSP上，软件开发难度大，调试困难，软件功能难以扩展，一旦需要软件升级，必须将设备返厂，给使用单位带来诸多不便，同时还有运输工程中设备损毁的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微机型继电保护测试装置，可完全不需要DSP之类的专业运算芯片。

本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种微机型继电保护测试装置，其特征在于：它包括顺次连接的PC、FPGA和D/A芯片。

按上述装置，所述的PC通过USB或以太网接口与FPGA连接。

按上述装置，所述的FPGA与D/A芯片通过总线连接。

一种微机型继电保护测试系统，其特征在于，它包括：

参数输入模块，用于接收用户输入的参数信息，并将用户输入的参数计算成各个电压、电流输出通道的幅值、相位和频率；

运算模块，用于将得到的各个电压、电流输出通道的幅值、相位和频率采用傅里叶算法得到交流正弦波的周波数据或叠加的谐波周波数据，以浮点数的数据类型进行保存；

通讯模块，用于将运算模块得到的浮点数数据转换为可被D/A芯片识别的整数类型，再发送给FPGA以控制D/A芯片。

按上述系统，所述的傅立叶算法公式具体为：

，

式中：f(t)为电压或电流波形输出值，a₀为直流分量，c₁为基波幅值，c₂为二次谐波幅值，c_n为n次谐波幅值，θ₁为基波初始相位角，θ₂为二次谐波初始相位角，θ_n为n次谐波初始相位角，ω为角速度，t为时间。

按上述系统，所述的通讯模块包括，下位机检测模块，用于检测是否和FPGA正确连接，如果没有则停止试验，向用户报告错误信息；数据转换模块，用于将浮点数数据转换为可被D/A芯片识别的整数型数据；数据发送模块，用于在下位机检测模块检测到已经与FPGA正确连接，则将转换后的整数型数据发送给FPGA。

微机型继电保护测试方法，其特征在于：它包括以下步骤：

接收用户输入的参数信息；

根据接收到的参数信息计算各个电压、电流输出通道的幅值、相位和频率；

将计算模块得到的各个电压、电流输出通道的幅值、相位和频率采用傅里叶算法得到交流正弦波的基波周波数据或叠加的谐波周波数据，以浮点数的数据类型进行保存；

将运算模块得到的浮点数数据转换为可被D/A芯片识别的整数类型，再发送给FPGA以控制D/A芯片。

按上述方法，所述的傅立叶算法公式具体为：

，

式中：f(t)为电压或电流交流波，a₀为直流分量，c₁为基波幅值，c₂为二次谐波幅值，c_n为n次谐波幅值，θ₁为基波初始相位角，θ₂为二次谐波初始相位角，θ_n为n次谐波初始相位角，ω为角速度，t为时间。

按上述方法，将运算模块得到的数据发送给FPGA时，先检测是否和FPGA正确连接，如果没有则停止试验，向用户报告错误信息；将浮点数数据转换为可被D/A芯片识别的整数型数据；在下位机检测模块检测到已经与FPGA正确连接，则将转换后的整数型数据发送给FPGA。

本实用新型的有益效果为：