基于FPGA的冗余容錯(cuò)電量變送器的研究.pdf

1、隨著電力網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜化和智能化發(fā)展，其對(duì)檢測(cè)儀表的可靠性和時(shí)效性提出了更高的要求。電量變送器是電力系統(tǒng)中不可或缺的計(jì)量檢測(cè)設(shè)備，其對(duì)電參數(shù)的正確變送是電力控制系統(tǒng)的安全有效運(yùn)行的重要保障。因此，復(fù)雜的電力系統(tǒng)需要一種具備容錯(cuò)和自檢功能的電量變送器，實(shí)現(xiàn)對(duì)因儀表部分檢測(cè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)引發(fā)的電力系統(tǒng)故障進(jìn)行有效屏蔽，確保變送輸出的準(zhǔn)確性。
　　本論文采用時(shí)域抽取法基-4 FFT算法完成了電網(wǎng)諧波分析和參數(shù)值計(jì)算，并根據(jù)平衡運(yùn)行的三相電網(wǎng)各相電

2、參量數(shù)值上的對(duì)稱性特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)容錯(cuò)方案。容錯(cuò)方案根據(jù)三模冗余容錯(cuò)策略，以電網(wǎng)三相電參數(shù)的相間偏差值構(gòu)成三模冗余機(jī)制，在允許偏差范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行容錯(cuò)互比甄別，發(fā)現(xiàn)變送故障相時(shí)對(duì)該相數(shù)據(jù)進(jìn)行屏蔽，以無(wú)故障相數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)參數(shù)變送，并對(duì)故障相作出提示，實(shí)現(xiàn)電量變送器的可靠輸出。
　　本論文首先建立了冗余容錯(cuò)電量變送器的馬爾科夫可靠性模型，通過(guò)理論分析驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性程度；在Matlab仿真平臺(tái)上對(duì)時(shí)域抽取法基-4 FFT的電參數(shù)計(jì)算方法及

3、容錯(cuò)方案進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了容錯(cuò)方案的可行性；以Altera公司Cyclone IV系列EP4CE15F17C8型號(hào)FPGA為核心，采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言在Quartus II11.0平臺(tái)上完成了系統(tǒng)三相電同步交流采樣、快速傅里葉變換（FFT）、電參數(shù)計(jì)算、容錯(cuò)判定及串口通訊等模塊的硬件設(shè)計(jì)，在第三方仿真軟件 Modulesim_Altera平臺(tái)上進(jìn)行了系統(tǒng)時(shí)序分析，并與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了基于FPGA的冗