基于FPGA的電力變壓器諧波在線檢測與分析.pdf

1、電力變壓器是電力系統(tǒng)實現電能變換的重要樞紐設備，對電網的安全穩(wěn)定運行具有決定性的影響。作為變壓器智能狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的核心組成部分，對于運行電力變壓器的諧波檢測與分析不僅成為設備狀態(tài)檢修提供重要技術依據，也為及時發(fā)現設備缺陷和異常怔兆提供重要參考。因此，基于高次諧波對電力變壓器造成的危害和智能化變壓器的在線檢測和診斷的需求，開發(fā)一套針對電力變壓器的準確、實時、低成本、能可靠有效的諧波檢測和分析裝置，能為變壓器故障診斷提供及時、可靠依據，進而

2、能有效地提高電力變壓器運行的可靠性。
　　 本文闡述了電力諧波的相關概念和產生原理，分析了電力諧波的特點和諧波對電力變壓器的產生的危害。依據諧波檢測理論，在對諧波檢測實現技術進行全面分析的基礎上，以《智能高壓一次設備技術導則》中對變壓器諧波檢測參數的技術要求，以及變壓器運行現場環(huán)境為依據，設計了一種高性能低成本的以FPGA為主控單元的電力數據采集、處理、存儲，傳輸的硬件開發(fā)平臺。其中，設計數字鎖相環(huán)和采用二階低通濾波器實現對諧波

3、信號的同步跟蹤和濾波，以消除非同步采樣引起頻譜泄漏和頻譜混疊，使用精密電壓電流傳感器和多通道高速MAX125芯片設計諧波信號調理和同步采樣電路。利用FPGA硬件資源以256點基-4FFT算法的高并行性的IP核來實現傅立葉諧波檢測算法和數據加載存儲控制。最后利用QuartusⅡ中SOPC Builder靈活定制了NiosⅡ軟核作為系統(tǒng)CPU，并內嵌了實時內核μC/OS-Ⅱ構作為操作系統(tǒng)構成網絡傳輸平臺，負責完成對FFT算法處理單元協(xié)調控制

4、、網絡控制器DM9000A的任務調度及人機交互接口等功能，從而完成對電力變壓器的運行電壓、電流的諧波遠程實時監(jiān)測。
　　 整個設計以Altera公司CycloneⅡ系列FPGA芯片為核心設計硬件平臺，以Quartus Ⅱ和SOPCNiosⅡ IDE為軟件開發(fā)平臺，利用VerilogHDL語言實現整個系統(tǒng)的設計。整個系統(tǒng)分析結果通過TCP/IP協(xié)議傳送至上位機監(jiān)控系統(tǒng)，便于整個電力變壓器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)一調配。通過實際運行測試實驗表