一种基于LVDS高速采样的嵌入式行波测距装置制造方法及图纸

基于LVDS高速采样的嵌入式行波测距装置，包括核心处理器、采集控制器、多通路模数转换电路、信号调理电路、B码授时电路和缓存单元，本发明专利技术具有超高速转换速率和高速传输性能，通过采用双核架构和FPGA芯片对高密度采样数据进行快速计算和存储，并将故障时有用信息通过网络实时发送至远端(或本地)的测距主站，完成故障的分析与定位。该装置能进行多线路高速采样录波和暂态操作过电压记录功能，并具有高速高抗干扰能力模数信号传输总线，能有效提高目前测距装置的精度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LVDS高速采样的嵌入式行波测距装置
本专利技术涉及一种测量装置，特别是涉及一种用于行波信号的测量装置。
技术介绍
随着智能电网建设的开展，现有输电线路行波故障测距装置受信号接入方式、通讯等方面限制，已经不符合智能化变电站技术发展趋势。在智能电网建设的背景下，电力系统对故障定位系统也提出更高的要求，要求进一步提高输电线路故障测距系统的可靠性、精度。在智能变电站技术导则中明确提出需要建立基础数据处理平台用于电网故障信息的采集分析处理。因此，迫切需要开展新型输电线路行波故障测距装置的研究，以满足智能变电站和智能电网未来发展对精确故障测距的需求。目前行波测距主流算法为小波变换，小波变换计算通常可以利用DSP处理器完成，而采集的海量信号通常也可以利用DSP处理器进行处理，小波变换的计算精度直接受电力信号采样频率影响，直接影响测距算法及测距精度，传统的高速采集电路信号传输为TTL、LVTTL等方式，该方式具有抗干扰能力弱，但传输速度慢的特点，大大限制了AD采集速率，导致故障录波数据采样密度较低，影响测距精度，甚至测距失效。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于LVDS高速采样的嵌入式行波测距装置，解决现有行波信号采集密度和采集质量较低，导致行波测量精度差的技术问题。本专利技术基于LVDS高速采样的嵌入式行波测距装置，包括核心处理器、采集控制器、多通路模数转换电路、信号调理电路、B码授时电路和缓存单元，其中：核心处理器，用于对采集的行波数据进行数据处理形成测距结果数据，并完成与外围电路、上位系统和受控电路数据通信过程中的控制逻辑、数据转存和数据封装形式变换；采集控制器，用于提供LVDS接收终端，实时接收行波采集信号，并将行波采集信号转换为时序相关的行波采集数据缓存，接受上位装置的控制指令执行行波采集数据的传输或执行对下位装置的控制；多通路模数转换电路，用于将接收的行波采集信号进行模数转换，提供LVDS发送终端，并向LVDS(低压差分信号高速串行总线)接收终端并发数字信号；信号调理电路，用于对采集的电力行波暂态信号进行滤波和放大，形成行波采集信号；B码授时电路，用于提高授时时标，对行波采集数据标记时标，形成行波采集数据的准确时域相关性；缓存单元，用于暂存采集控制器行波采集数据，暂存采集控制器上位装置的控制数据；分别与核心处理器和采集控制器建立通信链路。所述多通路模数转换电路包括若干个模数转换器和与每一个模数转换器配对的匹配电阻R，其中：模数转换器，用于通过信号调理电路接收一路行波采集信号进行模数转换，并将转换的数字信号通过内置的串行LVDS接口发送；串行LVDS接口连接的两条差分线缆的远端，连接相应的匹配电阻R；若干个模数转换器采用级联方式连接。所述采集控制器包括AD采样控制模块、数据读写控制模块、中断控制模块、LVDS串并转换模块、数据抽样模块和FIFO(先入先出)模块，缓存单元与数据读写控制模块和ARM处理器各建立一条双向数据通道，B码授时电路与LVDS串并转换模块建立一条单向数据通道，其中：AD采样控制模块，用于接收采样控制指令，转换为控制信号向多通路模数转换电路发送；数据读写控制模块，用于接收上位装置的控制数据，形成采样控制指令和中断触发控制指令和行波采集数据抽样控制指令，将行波采集数据传送至缓存单元；中断控制模块，用于接收中断触发控制指令，转换为中断触发信号，启动核心处理器数据接收状态；LVDS串并转换模块，用于提供LVDS(低压差分信号高速串行总线)接收终端将行波采集信号的数字信号序列格式化，形成包含时标的行波采集数据数据抽样模块，用于根据行波采集数据抽样控制指令对行波采集数据进行抽样，并将形成的行波采集数据(根据抽样控制指令包括采样数据或全部数据)通过数据读写控制模块传送至缓存单元，或传送至FIFO模块；FIFO模块，用于通过输入口接收传送的数据并存储，并通过输出口将数据按接收顺序输出。所述信号调理电路包括带通滤波器和差分放大电路，其中：带通滤波器，用于过滤电力行波暂态信号通过电压/电流互感器后行波采集信号中的带外干扰信号；差分放大电路，用于抑制电力行波暂态信号通过电压/电流互感器后行波采集信号的工作点漂移。还包括本地存储装置和内存，以及远程通信端口和人机接口，其中：本地存储装置，用于存储行波采集数据，存储测距结果数据，以及核心处理器运行过程中的控制数据和控制逻辑；内存，用于核心处理器对行波采集数据进行数据处理过程中的数据与计算过程的暂存；远程通信端口，用于与上位系统建立通信链路；人机接口，用于输入控制数据和初始化数据，反馈运行状态和运算过程中的状态参数。所述核心处理器包括C6748DSP处理器和300MHzARM926-EJARM处理器。所述模数转换器采用ADS8413芯片，采集控制器采用cycloneIV系列的FPGA芯片。本专利技术基于LVDS高速采样的嵌入式行波测距装置，利用LVDS总线克服晶体管逻辑电路电平转换速率受器件特性影响无法适配突发的高速率数据输出。对数据传输速率有较大的适应范围，适合大型系统中大量采集信号完成模数转换后的并发高速率传输，有效避免数据丢失，使得数据采集和数据处理间的传输瓶颈消除。利用多通路模数转换电路、采集控制器和核心处理器分离设置，将信号采集、信号数据转换和数据处理的软件控制过程形成模块化架构，可以实现分别升级更新，有利用装置的成本控制，有效提高了测距装置的测距精度，降低了产品成本。本专利技术具有超高速转换速率和高速传输性能，通过采用双核架构和FPGA芯片对高密度采样数据进行快速计算和存储，并将故障时有用信息通过qnet网络实时发送至远端(或本地)的测距主站，完成故障的分析与定位。该装置能进行多线路高速采样录波和暂态操作过电压记录功能，并具有高速高抗干扰能力模数信号传输总线，能有效提高目前测距装置的精度和可靠性。下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步说明。附图说明图1为本专利技术基于LVDS高速采样的嵌入式行波测距装置的原理示意图；图2为本专利技术基于LVDS高速采样的嵌入式行波测距装置的结构示意图；图3为本专利技术基于LVDS高速采样的嵌入式行波测距装置中采集控制器的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本实施例中利用FPGA(现场可编程门阵列)作为采集信号处理的采集控制器，利用DSP处理器作为采集信号形成数据后进行小波变换处理的处理器，利用ARM处理器完成与外围电路、人机界面和上位系统通信的控制逻辑和数据处理的处理器，DSP处理器与ARM处理器构成测距装置的核心处理器01。本实施例中，包括核心处理器01、采集控制器02、多通路模数转换电路03、信号调理电路04、B码授时电路05、缓存单元06、本地存储装置07和内存08，以及远程通信端口和人机接口，其中：核心处理器01，用于对采集的行波数据进行数据处理形成测距结果数据，并完成与外围电路、上位系统和受控电路数据通信过程中的控制逻辑、数据转存和数据封装形式变换；采集控制器02，用于提供LVDS(低压差分信号高速串行总线)接收终端，实时接收行波采集信号，并将行波采集信号转换为时序相关的行波采集数据缓存，接受上位装置的控制指令执行行波采集数据的传输或执行对下位装置的控制；多通路模数转换电路03，用于将接收的行波采集信号进行模数转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LVDS高速采样的嵌入式行波测距装置，其特征在于：包括核心处理器(01)、采集控制器(02)、多通路模数转换电路(03)、信号调理电路(04)、B码授时电路(05)和缓存单元(06)，其中：核心处理器(01)，用于对采集的行波数据进行数据处理形成测距结果数据，并完成与外围电路、上位系统和受控电路数据通信过程中的控制逻辑、数据转存和数据封装形式变换；采集控制器(02)，用于提供LVDS接收终端，实时接收行波采集信号，并将行波采集信号转换为时序相关的行波采集数据缓存，接受上位装置的控制指令执行行波采集数据的传输或执行对下位装置的控制；多通路模数转换电路(03)，用于将接收的行波采集信号进行模数转换，提供LVDS发送终端，并向LVDS(低压差分信号高速串行总线)接收终端并发数字信号；信号调理电路(04)，用于对采集的电力行波暂态信号进行滤波和放大，形成行波采集信号；B码授时电路(05)，用于提高授时时标，对行波采集数据标记时标，形成行波采集数据的准确时域相关性；缓存单元(06)，用于暂存采集控制器(02)行波采集数据，暂存采集控制器(02)上位装置的控制数据；分别与核心处理器(01)和采集控制器(02)建立通信链路。...

【技术特征摘要】
1.一种基于LVDS高速采样的嵌入式行波测距装置，其特征在于：包括核心处理器(01)、采集控制器(02)、多通路模数转换电路(03)、信号调理电路(04)、B码授时电路(05)和缓存单元(06)，其中：核心处理器(01)，用于对采集的行波数据进行数据处理形成测距结果数据，并完成与外围电路、上位系统和受控电路数据通信过程中的控制逻辑、数据转存和数据封装形式变换；采集控制器(02)，用于提供LVDS接收终端，实时接收行波采集信号，并将行波采集信号转换为时序相关的行波采集数据缓存，接受上位装置的控制指令执行行波采集数据的传输或执行对下位装置的控制；多通路模数转换电路(03)，用于将接收的行波采集信号进行模数转换，提供LVDS发送终端，并向LVDS接收终端并发数字信号；信号调理电路(04)，用于对采集的电力行波暂态信号进行滤波和放大，形成行波采集信号；B码授时电路(05)，用于提高授时时标，对行波采集数据标记时标，形成行波采集数据的准确时域相关性；缓存单元(06)，用于暂存采集控制器(02)行波采集数据，暂存采集控制器(02)上位装置的控制数据；分别与核心处理器(01)和采集控制器(02)建立通信链路；所述多通路模数转换电路(03)包括若干个模数转换器和与每一个模数转换器配对的匹配电阻R，其中：模数转换器，用于通过信号调理电路(04)接收一路行波采集信号进行模数转换，并将转换的数字信号通过内置的串行LVDS接口发送；串行LVDS接口连接的两条差分线缆的远端，连接相应的匹配电阻R；若干个模数转换器采用级联方式连接；所述采集控制器(02)包括AD采样控制模块(21)、数据读写控制模块(22)、中断控制模块(23)、LVDS串并转换模块(24)、数据抽样模块(25)和FIFO模块(26)，缓存单元(06)与数据读写控制模块(22)和ARM处理器各建立一条双向数据通道，B码授时电路(05)与LVDS串并转换模块(24)建立一条单向数据通道，其中：AD采样控制模块(21)，用于接收采样控制指令，转换为控制信号向多通路模数转换电路(03)发送；数据读写控制模块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：许明，李配配，汪敏，平夏，李鹏，杜向楠，
申请(专利权)人：国网安徽省电力公司淮南供电公司，国家电网公司，南京南瑞集团公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34