故障测距系统中高速数据采集卡开发与应用.pdfVIP

第26卷第l期 电力自动化设备 V01．26No．1 2006年1月 ElectricPowerAutomation Jan．2006 @ Equipment 行波故障测距系统中高速数据 采集卡的开发与应用 夏俊峰，樊亚东，李 静，方力谦，谢鹏 (武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072) 摘要：在行波故障测距中，传统的数据采集系统无法适应采集高速变化的暂态电压、电流行波的 要求．难以实现故障的精确定位。介绍了一种基于PCI总线的高速数据采集卡的软硬件。硬件 以现场可编程门阵列FPGA(FieldPro舯mmableGateAn．ay)为核心，由高速A／D转换、高速 外部互联设备或存储设备问高性能突发式数据传输。软件分为数据采集、启动、选相定位、远程通 信等几部分。该系统采样率达60MHz．能够很好地进行输电线路暂态行波的采集，在故障定位及 微机保护中都可广泛应用。 关键词：高速数据采集：FPGA：PCI总线 中图分类号：11P274+．2 文献标识码：B 现代行波故障定位方法．一般是对故障点产生故 障时的电流或电压行波进行高速采样．确定故障行波 到达测量点的准确时刻．算出行波经过的距离．从而 实现故障点的精确定位[1’2]。 本数据采集系统采用现场可编程门阵列 lGPS卜_叫～．1．‘—一prT格口J Gate …锯l罢鳊。霉 FPGA(FieldPmgrammableAⅡav)作为处理器， 配合高速A／D转换器、高速存储技术以及PCI总线 技术．达到了60MHz的采样速率，完全可以实现对高 速暂态信号的实时采集、传输与储存，可广泛应用于电 图1数据采集原理图 7Ihe ofdata 力系统及其他需要实现高速数据采集的场合。 Fig．1 pdnciplediagram acquisition 1．1高速A／D转换单元 l 硬件部分 bit高 A／D转换器采用美国AD公司生产的14 MHz的 对于高速数据采集技术而言．最为重要的指标是 速高精度A／D转换器AD9244，它具有750 系统的分辨率、精度和通过速率。特别是通过速率， 输入带宽．最高允许抽样速率达65MHz。其最大的 92“由+5V 它是区别高速数据采集与一般数据采集的最为关键 特点就是体积小、功耗低和精度高。AD 的一个技术指标。在时间域上．通过速率就是指系统 模拟电压供电．也可以在+5V的数字电压下正常工 每采集1个有效信号所占用的时间．在硬件具体实现 作。AD9244提供有片内参考电压，并集成了高性能 过程中主要考虑2个方面：A／D转换时间；转换后数 的抽样和保持放大器。AD9244内部使用多级差分 MHz 据的存储时间。 电路结构，并带有自动纠错的逻辑电路，可以在65