智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征在于：包括上位PC机和信号发生器主机两部分，所述信号发生器主机包括FPGA控制器、数字隔离电路A、数字隔离电路B、数模转换电路、信号调理电路、信号回采电路；所述上位机通过以太网通讯接口连接到FPGA控制器，FPGA控制器经数字隔离电路A连接到数模转换电路，数模转换电路再经过信号调理电路后连接到信号输出端；FPGA控制器经数字隔离电路B连接到信号回采电路，信号回采电路的输出连接到信号输出端。本信号发生器可生成仿真的智能变电站接地网电位差干扰信号，并通过数模转换器转换成模拟信号输出，施加到采集单元，完成测试。

【技术实现步骤摘要】
智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器
本技术涉及智能变电站领域，具体涉及一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器。
技术介绍
智能变电站在对隔离开关、断路器进行操作或隔离开关、断路器发生接地故障时，会产生相当强烈的快速暂态过电压VFTO，VFTO分布于电子式互感器的接地网上，形成强烈的接地网电位差干扰信号，并耦合到电子式互感器前端的采集单元，导致采集单元工作出现异常、复位、甚至可能导致采集器损坏，从而影响到整个系统的稳定运行。因此需要对电子式互感器采集单元接地网干扰的原理及表现形式进行分析，提出可靠并有效的抗干扰措施。为了分析研究电子式互感器采集单元接地网干扰的机理和表现形式，并提出电子式互感器采集单元应对接地网干扰的抗干扰措施，本技术提出一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，用于模拟智能变电站接地网电位差干扰信号，并通过数模转换器转换成模拟信号输出，施加到电子式互感器前端的采集单元，完成接地网干扰原理测试，以验证抗干扰措施。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本技术提供一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，该发生器可生成仿真的智能变电站接地网电位差干扰信号，并通过数模转换器转换成模拟信号输出，施加到采集单元，完成测试。为了实现上述目标，本技术采用如下技术方案：一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征在于：包括上位PC机和信号发生器主机两部分，所述信号发生器主机包括FPGA控制器、数字隔离电路A、数字隔离电路B、数模转换电路、信号调理电路、信号回采电路；所述上位机通过以太网通讯接口连接到FPGA控制器，FPGA控制器经数字隔离电路A连接到数模转换电路，数模转换电路再经过信号调理电路后连接到信号输出端；FPGA控制器经数字隔离电路B连接到信号回采电路，信号回采电路的输出连接到信号输出端。前述的一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征是：所述上位机用于将现场实测获得智能变电站接地网电位差干扰信号的录波数据与正常工况下基波数据合并导入信号发生器主机。前述的一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征是：所述数字隔离电路A、数字隔离电路B均采用ADUM262N数字隔离器。前述的一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征是：所述数模转换电路采用AD9117数模转换器。前述的一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征是：所述信号调理电路包括DAC缓冲器，输入的差分信号DAC+通过电阻R9接地，输入的差分信号DAC-通过电阻R10接地，电容C9与电阻R9并联，电容C10与电阻R10并联；差分信号DAC+经电阻R1连接到DAC缓冲器D7的正差分输入端+IN，差分信号DAC-经电阻R2连接到DAC缓冲器D7的负差分输入端-IN；DAC缓冲器D7的正电源输入端+VS经相互并联的电容C1、电容C2后接地，D7的负电源输入端-VS经相互并联的电容C3、电容C4后接地；DAC缓冲器D7的PD信号端通过电阻R4上拉；DAC缓冲器D7的OUT信号端经相互并联的电阻R5、电容C5连接到D7的FB信号端，D7的FB信号端经相互并联的电阻R6、电容C6连接到D7的REF信号端；DAC缓冲器D7的REF信号端连接到电位器RL1的中心触点；DAC缓冲器D7的OUT信号端经电阻R7连接到信号输出VOUT，同时D7的OUT信号端连接到运算放大器D8的正向输入端，运算放大器D8的反向输入端连接到D8的输出端，D8的输出端连接到反馈信号V_FEEK输出端。前述的一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征是：所述信号回采电路用于采集经信号调理电路输出的模拟信号并将其转换成数字量发送给FPGA控制器，信号回采电路使用AD7606-4实现模数转换。前述的一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征是：所述FPGA控制器采用XILINX公司的XC3SD3400A现场可编程门阵列。本技术所达到的有益效果：(1)本技术通过上位机来进行配置、数据整合，比通用的信号发生器使用更加方便，灵活，功能更强；(2)采用智能变电站现场实测的干扰波形录波数据用于测试，针对性更强，能真实模拟智能变电站现场的干扰；(3)通过将数字回路和模拟回路进行数字隔离，避免数字回路的噪声影响到模拟信号，从而获得更高的输出精度；(4)通过对输出信号采样，并反馈给FPGA控制器对输出信号进行实时的调整，确保输出信号的准确度。附图说明图1是本技术的电路原理框图；图2是信号调理电路结构图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。如图1所示，一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，包括上位PC机和信号发生器主机两部分，其中信号发生器主机包括FPGA控制器、数字隔离电路A、数字隔离电路B、数模转换电路、信号调理电路、信号回采电路；上位机通过以太网通讯接口连接到信号发生器主机的FPGA控制器，FPGA控制器经数字隔离电路A连接到数模转换电路，数模转换电路再经过信号调理电路后连接到信号输出端；FPGA控制器经数字隔离电路B连接到信号回采电路，信号回采电路的输出也连接到信号输出端。该信号发生器可生成仿真的智能变电站接地网电位差干扰信号，并通过数模转换器转换成模拟信号输出，施加到采集单元，完成测试。所述上位机用于将现场实测获得智能变电站接地网电位差干扰信号的录波数据与正常工况下基波数据合并、整理，生成新的波形数据并导入信号发生器主机；上位机和主机之间通过以太网方式进行通信，通过上位机进行配置及指令下发，采用此方式可实现对主机输出的仿真波形灵活设置，包括可设置叠加干扰的开始时刻、干扰时间，模拟电子式互感器空载、带负荷等工况下叠加干扰信号后的仿真波形，也可以模拟不同原理的电子式互感器叠加干扰信号后的波形。所述FPGA控制器采用XILINX公司的XC3SD3400A现场可编程门阵列。FPGA控制器为信号发生器主机的核心，用于接收上位机下发的指令及波形数据，并经数字隔离电路A控制数模转换电路将波形数据转换成模拟信号，同时FPGA控制器也经数字隔离电路B控制信号回采电路完成对信号调理电路输出的模拟信号的采样及数模转换，并接收信号回采电路经数字隔离电路B反馈的数据。将从信号回采电路获得的反馈数据和FPGA控制器下发的波形数据进行比较，并据此来调整输出的模拟信号，实现对信号发生器输出信号的闭环控制，确保输出信号的准确度。所述数字隔离电路A、数字隔离电路B均采用ADUM262N数字隔离器。数字隔离电路用于对FPGA控制器和数模转换电路及信号回采电路进行电气隔离，防止数字电路部分的噪声干扰到模拟回路的信号从而影响信号输出的精度。数模转换电路采用AD9117数模转换器。AD9117具有14位分辨率、125MSPS转换速率、低功耗等特点，满足接地网电位差干扰仿真需求。信号调理电路用于对数模转换电路输出的信号进行调理。由于AD9117数模转换器为差分电流型输出，因此通过DAC缓冲器将AD9117输出的差分信号进行调理放大并转换成电压信号输出。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征在于：包括上位PC机和信号发生器主机两部分，所述信号发生器主机包括FPGA控制器、数字隔离电路A、数字隔离电路B、数模转换电路、信号调理电路、信号回采电路；所述上位机通过以太网通讯接口连接到FPGA控制器，FPGA控制器经数字隔离电路A连接到数模转换电路，数模转换电路再经过信号调理电路后连接到信号输出端；FPGA控制器经数字隔离电路B连接到信号回采电路，信号回采电路的输出连接到信号输出端。

【技术特征摘要】
1.一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征在于：包括上位PC机和信号发生器主机两部分，所述信号发生器主机包括FPGA控制器、数字隔离电路A、数字隔离电路B、数模转换电路、信号调理电路、信号回采电路；所述上位机通过以太网通讯接口连接到FPGA控制器，FPGA控制器经数字隔离电路A连接到数模转换电路，数模转换电路再经过信号调理电路后连接到信号输出端；FPGA控制器经数字隔离电路B连接到信号回采电路，信号回采电路的输出连接到信号输出端。2.根据权利要求1所述的一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征是：所述上位机用于将现场实测获得智能变电站接地网电位差干扰信号的录波数据与正常工况下基波数据合并导入信号发生器主机。3.根据权利要求1所述的一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征是：所述数字隔离电路A、数字隔离电路B均采用ADUM262N数字隔离器。4.根据权利要求1所述的一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征是：所述数模转换电路采用AD9117数模转换器。5.根据权利要求1所述的一种智能变电站接地网电位差干扰信号仿真波形发生器，其特征是：所述信号调理电路包括DAC缓冲器，输入的差分信号DAC+通过电阻R9接地，输入的差分信号DAC-通过电阻R10接地，电容C9与电阻R9并联，电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：嵇建飞，庞福滨，张弛，汤汉松，张耀宇，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，国网江苏省电力公司，江苏凌创电气自动化股份有限公司，国网浙江省电力公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32