一種分布式間隔單元的低成本準同步

1、一種分布式間隔單元的低成本準同步一種分布式間隔單元的低成本準同步采樣系統(tǒng)的研究采樣系統(tǒng)的研究王振華1于同偉2馬志敏1李籽良2趙會彬1(1.許繼集團有限公司，河南許昌4610002.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，沈陽110006)摘要摘要:分析了當前10kV保護裝置的模擬量采集方案，提出了一種低成本準同步采樣系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用V型采樣插值法，利用AD7616芯片各輸入通道間的靈活配置和高速轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對模擬量的準同步采樣。此方案采用Z

2、YNQ平臺，利用內(nèi)部AXI總線實現(xiàn)AD數(shù)據(jù)的高速傳輸，極大的提高了數(shù)據(jù)的可靠性和實時性，保障了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:DTU；準同步采樣；FPGA；突發(fā)模式中圖分類號：TM93文獻標識碼：B文章編號：10011390（2019）13000000ResearchofthelowcostquasisynchronousplesiochronoussamplingsystemindistributionterminalunitWangZ

3、henhua1YuTongwei2MaZhimin1LiZiliang2ZhaoHuibin1(1.XujiXJGroupCpationXuchang461000HenanChina.2.ElectricPowerScienceResearchInstituteofStateGridLiaoningElectricPowerSupplyCo.Ltd.Shenyang110006China)Abstract:Thispaperanalyz

4、estheanalogacquisitionsystemofthecurrent10kVprotectivedevicepresentsamethodofthelowcostquasisynchronousplesiochronoussamplingsysteminDistributiondistributionTerminalterminalUnitunit(DTU).ThissystemusesadoptstheVsamplingi

5、nterpolationmethodrealizesthequasisynchronousplesiochronoussamplingofanalogdatabyebyusingtheflexibleconfigurationhighspeedconversionbetweeninputchannelsoftheAD7616chip.ThisdesignschemeadoptsbasedZYNQplatfmusesinternalAXI

6、bustorealizethehighspeedtransmissionthroughusinginternalAXIbuswhich.ThisdesigngreatlyimprovesthereliabilityrealtimeofADdataensuresthesecuritystabilityofthepowergrid.Keywds:DTUquasisynchronousplesiochronoussamplingFPGAbur

7、stmode0引言2017年，國網(wǎng)公司組織并協(xié)調(diào)了相關(guān)專家和各生產(chǎn)廠家編制了《配電自動化終端及配套設備標準化設計》，根據(jù)設計規(guī)范要求，提出了分布式DTU（DistributionTerminalUnit，站所終端）間隔單元[1]。DTU間隔單元是DTU的重要組成部分，其獨立安裝在各間隔10kV開關(guān)柜內(nèi)，完成間隔就地測控等終端功能。分布式DTU間隔單元具備采集器的功能，有一個值，作為最終ADC采樣結(jié)果進行電力應用相關(guān)的后續(xù)計算。表1四個通

8、道的準同步采樣樣本Tab.1TheQuasisynchronousplesiochronoussamplingsamplesoffourchannels???????VA117VA226VA335VA442.3誤差分析準同步采樣的誤差，如圖4所示，為樣本空間的兩個端點幅值（A和C）的平均值與兩個樣本中點（B點）的正弦波值[6]之間的差值。?點A幅值為：；=sin點C幅值為：；=sin(2)點B幅值為：；=sin()可得準同步采樣的誤差為

9、：；?=|2?|整理可得：。?=|(1?cos)sin()|由于，因此最大誤差為：|sin()|≤1。?=1?cos根據(jù)國家電網(wǎng)技術(shù)標準要求的測量誤差小于0.2%，當采樣頻率為1MHz時，對于50Hz交流信號的理論最大誤差?=（1?cos）=（1?cos0.018）≈0.000000050.001%，可忽略不計。α0xyΔABCαβαβ2圖4準同步采樣誤差分析Fig.4TheeErranalysisofthequasisynchrono

10、usplesiochronoussampling2.4實際應用精度測試通過對DTU裝置(DAS821)進行加量測試和高低溫測試，通過對測試加量和實際顯示數(shù)據(jù)進行誤差分析，如表2、表3和表4所示，充分驗證了這種準同步采樣系統(tǒng)的可靠性、同步性和實用性。由于其他電子元器件（電阻、電容、電感和材料等）精度和電路設計的影響，實際誤差比理論值要大。表225℃下裝置加量和實際顯示的誤差分析Tab.2TheeErranalysisbetweentheo

11、utputoftestinstrumenttheactualdisplayat25℃IaIbIcUaUbUc實際加量0.99950.99950.999557.67557.67657.67625℃顯示1.0001.0001.00057.74757.74557.755誤差分析0.050%0.050%0.050%0.125%0.120%0.137%表340℃下裝置加量和實際顯示的誤差分析Tab.3TheeErranalysisbetweent

12、heoutputoftestinstrumenttheactualdisplayat40℃IaIbIcUaUbUc實際加量0.99930.99930.999357.68357.68457.68340℃顯示1.0011.0011.00157.78357.78357.783誤差分析0.170%0.170%0.170%0.173%0.172%0.173%表470℃下裝置加量和實際顯示的誤差分析Tab.4TheeErranalysisbetwe

13、entheoutputoftestinstrumenttheactualdisplayat70℃IaIbIcUaUbUc實際加量0.99930.99930.999357.67957.67957.67970℃顯示1.0001.0000.99857.64757.63957.638誤差分析0.070%0.070%0.130%0.055%0.069%0.071%2.3FPGA對AD7616的準同步采樣AD7616在軟件模式下，在系統(tǒng)上電初始化期

14、間，通過FPGA寫入序列器，設定采樣順序。各序列器堆棧寄存器的位D8定義A組（通道A0至通道A7）中的某個通道和B組（通道B0至通道B7）中的某個通道被返回，如圖5所示，等待下一次采樣啟動信號（CONVST）啟動轉(zhuǎn)換。FPGA寫入AD配置寄存器開始FPGA發(fā)出AD采樣信號A0_D8=0A1_D8=0A2_D8=0AD通道A0采樣AD通道A1采樣AD通道A2采樣結(jié)束YYYNNN圖53個通道的AD轉(zhuǎn)換Fig.5TheADconversion