高压系统电流检测新技术的研究及电路设计.doc

大连交通大学本科毕业论文 论文题目：高压系统电流检测新技术的研究及电路设计 作者： 指导教师： 单位：大连交通大学 论文提交日期： 摘要 电流互感器是电力系统中用于继电保护和电测量的重要设备，其精确度和可靠性对电力系统的安全、稳定和经济运行有着重要影响。光电式电流互感器和传统的电磁式电流互感器相比有很多突出的优点，必将得到广泛的应用。电子式电流互感器分为有源、无源两种类型，有源式电子电流互感器采用了先进的光电子技术和现代集成电子技术，发挥了高可靠、高精度、高稳定等特点，是目前最具实用前景的研究方向之一。 在研究和分析了各种电流互感器的工作原理及优缺点的基础上，本文采用了有源型结构中ADC式光电电流互感器设计方案。完成从高压侧数据采集、数据处理、高低压间光纤数据通讯直至低压侧数据恢复的研究和设计。鉴于CPLD/FPGA具有高集成度、高速度和高可靠性的特点，提出了高压侧以CPLD为控制核心、低压侧以FPGA为控制核心的整体设计方案，简化了相应硬件电路的设计过程，且有效率低了系统在强电磁干扰下测量产生错误的风险。本文详细介绍了高压侧硬件系统的电路设计，高压侧数据异步通讯电路在CPLD/FPGA中的实现，芯片的选择以及各部分电路的设计实现与调试。最后对整个系统进行了软件的仿真测试与硬件调试，验证系统的功能实现。 经验证该系统设计可以实现光电混合式电流互感器高压侧单元和数据通讯的预定功能。可较好的满足电力系统中数据处理的高速度、高数据量、复杂运算等要求，并具有结构简单、方便修改的优点，具有一定的研究价值。 关键词：电流互感器，CPLD/FPGA,数据异步通讯 Abstract Electronic current transformer is very important equipment for system protection and electrical measurement in electrical power system. Its accuracy and reliability have significant impact on safety, stability, and efficiency in power system. A photoelectric hybrid current transformer has a lot of obvious advantages over a traditional electromagnetic current transformer. It will definitely find more and more applications. There are active and passive about electronic current transformer. The active electronic current transformer adopts the sophisticated integrated optoelectronic technology and modern electronic technology. It has played a high-reliability, high-precision and stabilization. It is one of the most practical in future research directions. On the basis of research and analysis principles of various current transformers, this paper eventually adopted the ADC active-type Optical Current Transformer. It mainly completed data collection and processing of high voltage side, data communication between high and low voltage side and analog waveform restoration at low voltage side. CPLD/FPGA has character of high integration density, high speed, and high reliability. According superiorities of these devices, this paper use CPLD as the CPU of the high voltage side and FPGA