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摘 要

故障录波器是电力系统进行状态分析的重要设备之一。依据故障录波器记录下来的数据，分析电力系统正常及故障状态下的运行规律，对工作人员进行预防、处理故障等有非常重要的意义。

本论文首先介绍了故障录波器的功能和发展现状，分析了现有录波器的一些缺点。针对采集变电所二次侧直流电源故障信号的需要，提出一种高速采集故障信号的故障录波器方案。在明确故障录波器基本要求的基础之上，采用分层的思想方法上设计了故障录波器的总体方案：本文的高速数据采集装置采用TI公司的TMS320VC5509作为控制器，充分利用其高速运算和强大的数据处理能力，并采用模块化的思想，提出了模拟信号调理隔离电路、DSP与 A/D 转换器的硬件接口电路、DSP 与数据存储器的接口电路、DSP 电源电路、通信接口电路的设计方案。

关键词：故障录波器，TMS320VC5509，高速数据采集，模块化

Abstract：The fault recorder is one of important equipments which provide data to analyze lots of power system states. It has very important value for workers to analyze the system condition under the normal and fault states and treat faults according to the data gathered by the fault recorder.

Firstly, this paper presents the functions and developing status of fault recorder,then analysis disadvantages and developing trend of recorders . Because of the need of gathering the fault signal on DC power supply at the transformer’s substation side, a fault recorder that is used to gather the fault signal is designed highly.First, the blue print is designed using the thinking of muti-hierarchy which means that there is a data acquisition equipment at the bottom. The top and the bottom communicate in serial model. This system uses TMS320VC5509 of the TI company as the controller of the data acquisition equipment. Related hardware is devised based on its high speed of computing and strong ability of the data processing, and is designed by the thinking of modularization.Put forward design schemies of the analog signal isolating circuit, DSP and A/D converter interface circuit, DSP and data storage interface circuit,power supply circuit, communication interface circuit.

Key words: fault wave recorder, TMS320VC5509, high speed data acquisition, modularization

目 录

1 绪论 4

1.1 故障录波器功能概述 4

1.2 故障录波器的发展历史和存在的问题 5

1.3 本论文主要研究内容 6

2 系统总体设计方案 6

2.1 电力系统常见故障分析及故障诊断方法概述 6

2.2 故障录波器的基本要求 7

2.3 录波器的硬件结构 7

2.3 本章小结 9

3 高速数据采集模块的设计 9

3.1 TMS320VC5509处理器介绍 9

3.2 数据采集模块的硬件实现 12

3.3 本章小结 17

结论 18

参考文献 19

致谢 20

1 绪论

电力系统中，由于人为原因及设备老化自然灾害，电力系统会发生各种故障。它们对社会生产、民众生活、国民经济等都会造成巨大的影响，我们必须想方设法避免和尽快正确处理这些问题。分析、研究这些故障发生发展的规律，并采取相应的处理措施，可以有效地减少它们的危害。当电力系统出现事故时，故障录波器记录数据是分析事故起因、继电保护装置的动作情况和事故发展过程的重要依据。

1.1 故障录波器功能概述

故障录波器是投入监视电力系统运行状况的一种自动记录装置，是电力系统的“黑匣子”。系统正常时，录波器不记录数据，当发生故障时，通过内部判据外部启动装置和启动录波器记录数据。它可以记录能记录继保装置的动作行为^[1]因短路故障、频率崩溃、电压崩溃等大扰动引起的系统电压，电流及其导出量，如频率、有功、无功的变化等现象。高性能的故障录波装置对保证电力系统的正常运行具有及其重要的意义。80年代后，微机型故障录波器的得到大力发展，录波器的故障记录已经成为分析事故发生原因，迅速处理事故，协助寻找故障点，分析继保行为正确性的重要依据，已经成为电力系统自动化及系统管理的不可或缺的部分，具体有以下几方面作用：

（1） 评价继保装置的工作正确性。

故障发生时，继保装置有时会拒动或误动，仅凭借保护装置的信号，并不能正确评价继保装置的工作情况。通过故障录波器器，分析录取数据就可以正确评价继保装置工作的正确性。

（2） 正确分析事故原因

当系统发生事故时，除了依靠继电保护装置动作切除故障之外，还需快速查出事故发生原因，确定防止事故的方案。如果没有故障录波器提供可靠的数据，在分析事故时，不得不进行假设和推测。依靠故障录波器记录的故障过程中的电流、电压的数值以及断路器的动作等情况，可以正确分析事故原因，避免人为因素干扰，有利于快速制定出相应对策。

（3） 进行故障定位。

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