基于IEC 60044-8标准的电子式电流互感器数字输出编码模块的FPGA实现

介绍了电子式电流互感器国际电工委员会标准IEC60044-8的链路层规则,设计了数据组帧编码模块。针对帧格式中的循环冗余校验(CRC)校验码,通过详细的计算推导,设计出8位并行CRC逻辑电路并应用于现场可编程门阵列(FPGA),在MAX PlusⅡ环境下进行了仿真,与串行CRC相比,并行CRC的编码速度大为提高。在物理层,将完整的数据帧进行曼彻斯特编码后通过光纤传输至间隔层。实践证明,该方案实时性强、准确度高,具有广泛的应用价值。     

基于绝对延时的网络化采样技术研究

目前的智能变电站继电保护采样值多数采用点对点传输模式,但点对点模式制约了智能变电站网络技术的应用,由点对点传输过渡到网络化传输是发展趋势。网络交换机的数据帧交换延迟时间会受到数据帧长、网络拓扑结构、网络负载和广播风暴等因素的影响,数据帧交换延迟时间不确定是制约采样值网络化传输应用的最大技术障碍。针对现有的点对点采样技术和基于同步信号的网络采样技术进行分析,提出一种基于绝对延时的网络化同步采样技术,将数字量网络传递过程的时间进行准确测量并标定,以解决网络化采样由于时域的离散所带来的同步误差,并针对这种技术提出了完善的测试方案,通过实际测试系统验证了这种技术的实用性。     

即时加速非对齐数据传输的dma设计方法

针对软件处理字节非对齐数据传输时效率低的问题,提出了一种资源占用少、低功耗的即时拼接直接存储器存取(DMA)设计方案。用户按照字节传输方式配置DMA进行非对齐数据传输,DMA控制器自动进行适当的字节拼合,从而以字传输方式完成数据传输。该方案不仅能够应对32位系统所有字节不对齐和递增递减方向的组合,而且完全由硬件电路处理、软件编程没有额外的开销,仿真验证表明,该设计方法能够显著加快32位低功耗SOC系统字节非对齐数据的传输速度。目前已经应用于一种用电采集MCU芯片,用于协助软件高速处理加解密数据、通信协议帧等,结果表明,该芯片的DMA模块传输速率高、操作简便,可以满足设计要求。     

500kV电缆隧道Wi-Fi无线通信方案探讨

介绍了MESH网络的概念及无线通信的特点,通过现场测试数据及其应用表明,电力隧道内覆盖Wi-Fi无线信号,信号稳定可靠,数据传输量大,可以实现隧道内的应急通信、视频传输、GPS定位和设备终端数据上传等重要功能,根据500 k V盾构电力隧道结构特点,对十字分割舱体内无线Wi-Fi信号传输特性进行测试,提出Wi-Fi无线通信系统并组建可行方案。     

电子式电流互感器中数据传送的CRC校验

电子式电流互感器(ECT)可极大地提高测量可靠性和精度。ECT的高压侧采样数据经过光纤传输至低压侧,可采用循环冗余校验(CRC)来确保数据传输的质量。在比较串、并行处理算法性能的基础上,利用VHDL语言设计了快速并行处理算法,构建了一个CRC模块,并采用仿真软件ModelSimSE验证此模块。通过对实例的时序仿真波形分析,证实了此CRC发生器可得到准确的编码输出。     

基于RS422+SRIO高速长线通信的设计与实现

在进行飞行试验时,为解决大容量数据在传输过程中传输距离不足且传输可靠性差的问题,提出了一种基于ZYNQ的“RS422+SRIO”的数据传输方案。设计通过RS422接口电路实现对遥测组合上行指令下发及下行状态返回;并通过SRIO接口,使用Xilinx的SRIO IP核,再经过光模块连接光缆实现远距离数据发送和接收。为了防止电磁干扰导致串口接收信号的高低电平误判,增加串口精准采样软件设计,保证串口接收信号的可靠性,并在PS接收串口回传数据时使用DMA+乒乓操作的缓存方式,解决串口回传数据易丢失的问题。经大量试验验证,该方案能够通过RS422接口实现指令精准下发和状态数据的零误码接收;以及在15 km光缆连接的条件下,SRIO接口实现444.44 MB/s的零误码可靠性传输。     

EDMA3在JPEG2000小波数据传输中的应用

JPEG2000图像压缩算法分为小波变换、嵌入式块编码和优化截断三个模块,三个模块间存在数据交互,为满足系统的实时性要求,本文采用TMS320C6678新型DSP,基于EDMA3实现了模块间的数据后台传输,并通过EDMA3的相关配置,在位平面扫描开始前,完成了小波数据传输和数据结构的优化调整,减少了位平面扫描的小波数据读取次数,避免了不必要的系统开销。     

基于压缩传感理论的绝缘子泄漏电流数据压缩

绝缘子泄漏电流数据量大,给监测系统数据存储和传输带来巨大的负担.针对这个问题,提出基于压缩传感理论(Compressed Sensing,CS)的数据压缩方法,CS将采样与压缩合并进行,少量采样就能很好地恢复信号,不仅降低对硬件要求,而且提高压缩效率.将泄漏电流信号进行小波变换的稀疏分解,然后对稀疏的泄漏电流信号进行高斯测量编码,最后应用正交匹配追踪算法(OMP)重构信号.实验结果表明,对绝缘子泄漏电流进行CS数据压缩具很高的压缩比,恢复的信号也比较理想.     

集成保护中冗余数据处理的软件设计

介绍了基于IEC 61850的变电站中数据传输的帧格式。提出了基于以太网传输的集成保护开端数据处理部分的软件设计方法。研究了在IEC 61850数据帧结构下的冗余数据处理方法,并通过在VMware虚拟机上搭建的若干Linux系统中验证方法的可行性。     

一种基于功能分址的无线传感器网络设计

针对无线传感器网络终端设备数量不断增加和数据传输实时性的需求,提出一种基于nRF24L01的功能分址通信网络方案。方案将无线网络建立,命令传输和数据传输按三个不同地址的数据通道区分,同时加入载波监听和随机延时机制,从而有效防止数据传输的碰撞和丢失。依靠在数据帧中添加逻辑地址来识别从机,大大增加了网络所能连接的从机数量。经试验验证,无线传感器网络设计方案切实可行,网络连接稳定,能够连接较多数量从机,数据传输速率高,有很好的应用前景。     

计及低频采样用电量信号的电器运行情况识别方法

电器运行情况识别是负荷分解的一个重要研究方面。为克服低频采样下功率信号信息量低的问题,将用电量信号引入用于电器运行情况识别。首先基于用电量信号,估计采样点间有功功率曲线走势,重构负荷总有功功率信号。再结合人们用电习惯确立电器设备运行应满足的约束条件,利用整数规划法对重构的总有功功率信号进行电器运行情况识别。数值模拟结果表明,与不考虑用电量信号的算法相比,所提算法能在一定程度上复原电器设备在采样间隔内的投切动作,对于电器运行情况识别准确率更高。     

基于信号频谱特性的配电网故障行波检测方法

针对配电网干扰情况下微弱故障信号特征不明显导致行波采集设备难以有效检测故障行波信号的问题,提出一种基于信号频谱特性的配电网故障行波检测方法。首先,通过分析配电网故障行波的传输特征与频率特性,建立基于波形增量比值的启动判据,对设备采样数据进行预处理,减少行波定位装置的误启动。然后,引入鲁棒性局部均值分解(robust local mean decomposition, RLMD)方法处理采样数据,滤除采样过程中的干扰信号,减少噪声信号的影响。最后,根据行波低频含量衰减较小而高频含量衰减快的性质,建立故障行波辨识判据,辨识配电网故障行波信号。仿真表明,所提方法能够有效检测微弱故障时的行波信号。     

基于FPGA的多传感数据融合电子式互感器采集系统仿真

提出了一种基于FPGA和AD7685的电子式互感器采集系统的设计方案,给出了具体的基于多传感数据融合技术的积分方法,在FPGA中采用Verilog HDL语言编程控制AD7685进行数据采样,并将采样数据加上CRC校验码后按规定的帧格式组帧,最后通过串口按曼彻斯特码发送.由于电子式互感器的采集系统处于高压侧,受到激光电...     

基于蒙特卡罗方法的虚拟仪器测量不确定度评估

提出一种数字化虚拟仪器测量结果不确定度的评估方法,其基本思路是利用概率事件仿真技术(Monte Carlo方法)产生服从特定概率分布的随机数来模拟虚拟仪器测量链中的随机误差源,模拟随机误差与采样数据一同进入虚拟仪器信号处理模块,获得一系列伪测量结果,再用伪测量结果的统计标准方差表征虚拟仪器测量结果的不确定度,并运用虚拟仪器设计平台提供的扩展机制,建立了PCI-6024数据采集卡的随机采样误差仿真模块.应用该模块实现对信号有效值测量结果不确定度的评估,并将评估结果与理论值相比较,获得了较好的一致性.     

基于相空间重构和迁移学习的配电网高阻接地故障检测

配电网中高阻接地故障(High ImpedanceFault, HIF)时常发生,其故障特征微弱而难以检测,严重情况下可能导致火灾或人身事故。提出了一种基于相空间重构和迁移学习的故障识别方法,实现对谐振接地系统中HIF的辨识。首先,使用基于综合策略的小波阈值降噪方法对零序电流信号进行处理,以降低噪声的影响。随后,对降噪后的仿真信号及实测信号进行相空间重构,获取重构轨迹图,以此作为故障识别的特征量。最后,在辨识模型构建上,先使用仿真信号的重构轨迹图训练GoogLeNet模型,再使用实测信号对模型进行微调,实现迁移学习。所提算法的优点是使用相空间重构进行了信号转换,故障信号与干扰信号的重构轨迹图差异明显,且实测信号与仿真信号的重构轨迹图相似度较高。在进行迁移学习后,实现了对实测小样本数据较为准确的检测。实验结果表明,无论是故障实测数据还是故障仿真数据,识别准确率均达到95%以上。此外,在强噪声干扰、采样数据点缺失及故障回路间歇性导通情况下,所提算法也取得了较好的结果。     

基于多周期同步测量的频率计设计

针对工程实践中发现的频率计存在1字节误差以及待测信号幅度过大的问题。基于多周期同步测量计数理论,提出了一种以C8051F020与FPGA为最小系统的频率计制作方案,实现对待测信号频率及脉宽的精确测量。系统主要包括3部分：信号整形部分、频率计算部分、液晶显示部分。待测信号经过信号处理后和标准信号一同输入FPGA内部,单片机协同FPGA对信号进行频率测量并读取测频数据,然后将读取到的数据经过运算处理后显示。经实验验证,该系统测频范围可达0.1 Hz~10 MHz,有效消除了1个字节的误差且具有一定的抗干扰能力。     

基于隧道磁电阻效应的宽频带电流无线测量装置

宽频带电气量数据包含大量故障暂态信息,传统互感器带宽受限难以精确全面地测量宽频暂态信号。针对该问题,提出一种含精确时标的非侵入式电流测量方法并设计原理样机。通过隧道磁电阻(TMR)芯片测量线路电流感生磁场,根据被测导体与TMR传感器的相对位置计算变比并通过微处理器进行录波和读数。设计低噪声、可变增益的传感器模组电路和暂态录波无线测量传输模组电路,精确感知宽频信号;根据传感器实际安装位置推导传变关系式,实现对一次电流的精确计算。搭建测试平台对测量装置直流、交流及暂态信号传变能力开展测试,在10 kV配电网进行接地故障电流测量对比实验。分析了影响磁阻传感器测量精度的主要因素,结果表明其直流和工频信号测量误差小于1%,高频信号测量误差小于3%。     

基于DDS时钟合成的变采样率偶发信号采样方法

目前信号采集技术在某些领域如金属测伤、生物医疗中,主要关注偶发信号。如果采用传统固定频率采集信号的方法会造成存储资源严重的浪费。针对这一问题,提出一种基于DDS时钟分相合成的变采样率偶发信号采样方法。该方法结合了DDS技术和波形分相合成技术,并根据信号特征自适应地切换采样频率。在保证信号信息完整性的同时,减少了无用信号的数据存储。经过仿真与实验验证结果表明,此方法在FPGA平台上很好的实现了采样率12MHz与96MHz的实时切换控制,完整还原了最高频率为10MHz的探伤检测波形细节,同时在FPGA的并行处理下利用分相合成技术提高了至少四倍采样率,优化了资源利用率。     

基于深度学习的电容器介损角在线辨识

当前电容器介质损耗因素的计算方法为正向求解过程,即先对电容器工作电流和电压进行采样,再使用谐波分析等方法计算介损值,实践中算法稳定性不佳。为此提出了一种基于深度学习的电容器介损角辨识方法,采用一段时间的监测值训练深度学习网络,再使用该深度学习网络对新采样的信号进行辨识,判断介损角变化量(分辨率为0.001%)。给出了用于深度学习的介损角表示信号Dδ(t)的计算过程,证明了在讨论域内该信号的幅值即是介损角δ,且其波形形状包含监测装置受到的干扰。仿真实验证明该方法有效,比加汉宁窗的谐波分析法具有更好的抗噪能力。实际在线监测样本的计算结果表明其稳定性优于加汉宁窗的谐波分析法,且辨识结果不受电压互感器角差的影响。     

车辆组合导航仪多传感器数据采集模块

本文对多传感器智能组合导航仪的数据采集模块进行了设计,并利用51单片机作为核心部件构架整个模块.给出了系统框图、原理图设计.介绍了GPS数据格式以及陀螺仪信号形式、速度传感器信号特点,利用数据通信原理的知识将3个数据信号有机地融合,从而创造性地定义了传输数据的格式,并采用了特别设计的传送方式.采用51汇编语言进行了软件的程序编制,并在单片机仿真环境下调试通过,已在硬件环境下试运行.整个系统运行正常,达到设计要求.