專利名稱：電力傳輸線路故障暫態信號模擬裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力傳輸線路故障測試技術領域，尤其是涉及一種電力傳輸線路 故障暫態信號模擬裝置。
背景技術：
電力線路發生故障時，將對電網造成較大的安全隱患，并對用戶用電質量造成一 定的影響。鑒于電力線路故障對人民生產生活和經濟發展帶來的影響，對電力線路故障產 生原因、特點及波形變化特性的研究顯得越來越重要。在真實的電力線路上進行故障模擬 試驗對電力設備和人身安全都有著較大的危害。以電子技術為手段，準確模擬出電力線路 故障瞬間產生的暫態信號，可為繼電保護設備性能及在線故障測距裝置測距精度的檢測提 供真實、穩定的信號源。此方法成本較低，且對于不同的電力線路結構有著較好的模擬。電 力線路故障暫態信號屬于頻率較高的非常規波形，傳統的只能產生常規信號如正弦波、方 波、脈沖波等的波形發生器不能用于模擬電力傳輸線路故障暫態信號，需要設計一種任意 信號發生器來反映電力傳輸線路故障暫態信號。現有任意信號發生器的實現方案有程序控制輸出、DMA輸出、可變時鐘計數器尋 址和直接數字頻率合成等多種方式。程序控制輸出方式雖然電路簡單，但是數據輸出定 時不準確，會影響信號的頻率和相位，而且受計算機運行速度的限制，輸出信號頻率較低； DMA (Direct Memory Access)輸出方法可以提高數據的輸出速率但存在問題是當輸出波 形時，微處理器失去總線控制權而無法進行其他操作和無法進行多通道信號輸出的缺點； 可變時鐘計數器尋址波形存儲表是一種傳統任意波形發生器的實現方法，其產生的地址連 續，輸出波形質量高，但對硬件要求較高且需要多級分頻或采用高性能的鎖相環，其中分頻 式信號發生器頻率分辨率低，鎖相式信號發生器頻率切換速度慢；直接數字頻率合成技術 的主要優點是如需更新輸出信號無需改變任何線路和硬件，只需改寫存儲器中的波形數據 即可，但是卻存在輸出信號的帶寬有限制和輸出信號的雜散比較大的缺點。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種根據 直接數字頻率合成技術的基本原理并結合電力線路故障信號特性設計的電力傳輸線路故 障暫態信號模擬裝置，其結構簡單、設計合理，能實現高穩定度、高精度、高分辨率的故障波 形輸出，且能實現輸出故障信號頻率的實時測量與顯示，體積小、成本低，便于推廣使用。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種電力傳輸線路故障暫 態信號模擬裝置，其特征在于包括主控制器電路和給各用電單元供電的電源電路，主控制 器電路的輸入端接輸出故障數據的上位機，主控制器電路的輸出端接CPLD器件，主控制器 電路接收來自上位機的故障數據并輸出故障信號給CPLD器件，CPLD器件對主控制器電路 輸出故障信號的頻率進行實時測量并輸出故障信號和測頻結果，CPLD器件的輸出端接測頻 結果顯示電路和D/A轉換電路，測頻結果顯示電路接收CPLD器件輸出的測頻結果并對測頻結果進行實時顯示，D/A轉換電路接收CPLD器件輸出的故障信號并將數字量的故障信號轉 換為模擬量的故障波形輸出，D/A轉換電路的輸出端接信號放大濾波電路，信號放大濾波電 路接收D/A轉換電路輸出的模擬量的故障波形并進行放大和濾波后輸出。所述主控制 器電路內集成有串口通信電路，主控制器電路通過串口通信電路接收 來自上位機的故障數據。所述主控制器電路為單片機。所述單片機為芯片SCT89C58RD+。所述CPLD 器件為芯片 MAX EPM7128SLC84-15。所述測頻結果顯示電路為七段數碼管顯示電路。本實用新型與現有技術相比具有以下優點1、本實用新型克服了在實際線路上進行試驗帶來的成本高、安全性差等不利因 素，可準確模擬出電力線路故障瞬間產生的暫態信號，可為繼電保護設備性能及在線故障 測距裝置測距精度的檢測提供真實、穩定的信號源。2、本實用新型充分利用了 STC89C58RD+單片機的片內資源，采用了 Altera公司的 MAX7000S系列CPLD器件實現故障信號的輸出，給搭建邏輯電路帶來了極大的便利，電路結 構簡單，設計合理。3、本實用新型采用的STC89C58RD+單片機，片上集成1280字節的RAM，可以通過串 口通信電路和上位機通信，實現故障數據的實時更新，上位機上還可以完成故障數據的前 期處理，有助于擴展本實用新型的應用范圍。4、本實用新型功能完備且使用效果好，不僅能夠用于模擬電力傳輸線路故障暫態 信號，實現高穩定度、高精度、高分辨率的故障波形輸出，還能實現輸出故障數據頻率的實 時測量與顯示。5、本實用新型體積小、成本低，便于推廣使用。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型的結構框圖。附圖標記說明I-電源電路； 2-上位機；3-主控制器電路； 4-CPLD器件； 5-測頻結果顯示電路；6-D/A轉換電路；7-信號放大濾波電路。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括主控制器電路3和給各用電單元供電的電源電路1， 主控制器電路3的輸入端接輸出故障數據的上位機2，主控制器電路3的輸出端接CPLD器 件4，主控制器電路3接收來自上位機2的故障數據并輸出故障信號給CPLD器件4，CPLD 器件4對主控制器電路3輸出故障信號的頻率進行實時測量并輸出故障信號和測頻結果， CPLD器件4的輸出端接測頻結果顯示電路5和D/A轉換電路6，測頻結果顯示電路5接收 CPLD器件4輸出的測頻結果并對測頻結果進行實時顯示，D/A轉換電路6接收CPLD器件4輸出的故障信號并將數字量的故障信號轉換為模擬量的故障波形輸出，D/A轉換電路6的 輸出端接信號放大濾波電路7，信號放大濾波電路7接收D/A轉換電路6輸出的模擬量的故 障波形并進行放大和濾波后輸出。本實施例中，所述主控制器電路3內集成有串口通信電路，主控制器電路3通過串 口通信電路接收來自上位機2的故障數據。所述主控制器電路3為單片機。所述單片機為 芯片SCT89C58RD+。所述CPLD器件4為芯片MAX EPM7128SLC84-15。所述測頻結果顯示電 路5為七段數碼管顯示電路。本實用新型的工作過程是通過串口線將本實用新型連接至上位機2，系統上電 后，在上位機2上通過STC89C58RD+單片機串口調試工具，將在上位機2上預先處理好的電 力傳輸線路故障數據下載到主控制器電路3中；主控制器電路3接收來自上位機2的故障 數據并將其存儲在內部RAM中，在預先設定好的時間間隔內依次輸出給CPLD器件4，CPLD 器件4接收主控制器電路3輸出的故障信號、對主控制器電路3輸出故障信號的頻率進行 實時測量并輸出故障信號和測頻結果；測頻結果顯示電路5接收CPLD器件4輸出的測頻 結果并對測頻結果進行實時顯示，D/A轉換電路6接收CPLD器件4輸出的故障信號并將數 字量的故障信號轉換為模擬量的故障波形輸出給信號放大濾波電路7，信號放大濾波電路 7接收D/A轉換電路6輸出的模擬量的故障波形并進行放大和濾波后輸出。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根 據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍 屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求一種電力傳輸線路故障暫態信號模擬裝置，其特征在于包括主控制器電路(3)和給各用電單元供電的電源電路(1)，主控制器電路(3)的輸入端接輸出故障數據的上位機(2)，主控制器電路(3)的輸出端接CPLD器件(4)，主控制器電路(3)接收來自上位機(2)的故障數據并輸出故障信號給CPLD器件(4)，CPLD器件(4)對主控制器電路(3)輸出故障信號的頻率進行實時測量并輸出故障信號和測頻結果，CPLD器件(4)的輸出端接測頻結果顯示電路(5)和D/A轉換電路(6)，測頻結果顯示電路(5)接收CPLD器件(4)輸出的測頻結果并對測頻結果進行實時顯示，D/A轉換電路(6)接收CPLD器件(4)輸出的故障信號并將數字量的故障信號轉換為模擬量的故障波形輸出，D/A轉換電路(6)的輸出端接信號放大濾波電路(7)，信號放大濾波電路(7)接收D/A轉換電路(6)輸出的模擬量的故障波形并進行放大和濾波后輸出。
2.按照權利要求1所述的電力傳輸線路故障暫態信號模擬裝置，其特征在于所述主 控制器電路(3)內集成有串口通信電路，主控制器電路(3)通過串口通信電路接收來自上 位機(2)的故障數據。
3.按照權利要求1或2所述的電力傳輸線路故障暫態信號模擬裝置，其特征在于所 述主控制器電路(3)為單片機。
4.按照權利要求3所述的電力傳輸線路故障暫態信號模擬裝置，其特征在于所述單 片機為芯片SCT89C58RD+。
5.按照權利要求1所述的電力傳輸線路故障暫態信號模擬裝置，其特征在于所述 CPLD 器件(4)為芯片 MAX EPM7128SLC84-15。
6.按照權利要求1所述的電力傳輸線路故障暫態信號模擬裝置，其特征在于所述測 頻結果顯示電路(5)為七段數碼管顯示電路。
專利摘要本實用新型公開了一種電力傳輸線路故障暫態信號模擬裝置，包括主控制器電路和電源電路，主控制器電路的輸入端接輸出故障數據的上位機，主控制器電路的輸出端接CPLD器件，CPLD器件接收主控制器電路輸出的故障信號、對主控制器電路輸出故障信號的頻率進行實時測量并輸出故障信號和測頻結果，CPLD器件的輸出端接測頻結果顯示電路和D/A轉換電路，D/A轉換電路的輸出端接信號放大濾波電路，信號放大濾波電路接收D/A轉換電路輸出的模擬量的故障波形并進行放大和濾波后輸出。本實用新型結構簡單、設計合理，實現了高穩定度、高精度、高分辨率的故障波形輸出，且實現了輸出故障信號頻率的實時測量與顯示，成本低，便于推廣使用。
文檔編號G01R31/08GK201740844SQ201020275120
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月26日 優先權日2010年7月26日
發明者付周興, 任青, 張錚, 徐金華, 李新燕, 楊梁軍, 段金英, 汪梅, 熊欣, 王梨, 韓瑤瑤 申請人:西安科技大學