一種同頻同相數模轉換裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種同頻同相數模轉換裝置，包括光纖接口模塊、信號回采模塊、D/A芯片、與D/A芯片相連接的電壓型功率放大器、FPGA模塊、CPU模塊和繼電器K1；光纖接口模塊及A/D轉換模塊與FPGA模塊相連接，FPGA模塊與D/A芯片相連接；CPU模塊將采樣值數據回送給FPGA；FPGA將采樣值按照一個整周波的時間延遲發送至D/A芯片，通過D/A芯片轉換成模擬小電壓信號，再通過電壓型功率放大器將電壓信號放大為額定電壓信號。本實用新型專利技術解決了智能變電站以及數字化變電站對于同頻同相開關耐壓試驗時控制電壓信號的要求，以滿足電力系統用戶對于智能變電站同頻同相開關耐壓試驗的測試需求。

A digital to analog converter with same frequency and same phase

The utility model discloses a digital to analog conversion device with the same frequency and the same phase, including an optical fiber interface module, a signal recovery module, a D / a chip, a voltage type power amplifier connected with a D / a chip, an FPGA module, a CPU module and a relay K1; an optical fiber interface module and a / D conversion module are connected with an FPGA module, and the FPGA module is connected with a D / a chip; the CPU module returns the sampling value data to the FPGA FPGA sends the sampling value to the D / a chip according to the time delay of a whole cycle, converts it into the analog small voltage signal through the D / a chip, and then amplifies the voltage signal to the rated voltage signal through the voltage type power amplifier. The utility model solves the requirements of the intelligent substation and the digital substation for the control voltage signal in the same frequency and same phase switch withstand voltage test, so as to meet the test requirements of the power system users for the same frequency and same phase switch withstand voltage test of the intelligent substation.

【技術實現步驟摘要】
一種同頻同相數模轉換裝置
本技術涉及一種同頻同相數模轉換裝置，屬于電力系統智能變電站高壓測試

技術介紹
目前，智能變電站以及數字化變電站的發展已經進入到大面積工程應用階段，隨著電子式互感器、合并單元以及智能單元的大量應用，數字量傳輸已經成為智能變電站采樣值傳輸的主要方式。但大量的傳統高壓測試裝置依舊需要以模擬量作為其測試的信號控制策略，例如同頻同相開關耐壓試驗時耐壓試驗裝置發出的電壓信號需要與系統的一次電壓信號保持同頻同相。常規變電站在做同頻同相開關耐壓試驗時，一般會采用常規電壓互感器二次電壓輸出作為其大電壓發生器的控制電壓，使得其發生的大電壓信號與系統實際運行的電壓信號同頻同相，但當智能變電站采用電子式互感器時電壓互感器輸出的電壓信號是數字電壓信號，且該信號包含有一個固定延時信息，此時同頻同相開關耐壓裝置無法通過電壓信號的控制來實現其大電壓發生器的頻率與相位控制來實現發生電壓與系統實際運行電壓之間的同頻同相。試驗過程中如無同頻同相控制，或同頻同相控制出現異常，試驗電壓與系統電壓產生相位偏移從而導致差壓過大而造成試驗設備或被測損壞。所以目前電子式互感器應用的智能變電站做開關耐壓試驗時必須將試驗對象與系統進行安全隔離，這給系統運行帶來了極大的不便，且擴大了智能變電站檢修時的停電范圍。
技術實現思路
針對現有技術存在的不足，本技術目的是提供一種同頻同相數模轉換裝置，以滿足電力系統用戶對于智能變電站同頻同相開關耐壓試驗的測試需求。為了實現上述目的，本技術是通過如下的技術方案來實現：本技術的一種同頻同相數模轉換裝置，包括光纖接口模塊、信號回采模塊、D/A芯片、與D/A芯片相連接的電壓型功率放大器、FPGA模塊、與FPGA模塊相連接的CPU模塊和繼電器K1；所述信號回采模塊包括電壓互感器和與電壓互感器相連接的A/D轉換模塊；所述光纖接口模塊及A/D轉換模塊的輸出端分別與FPGA模塊輸入端相連接，所述FPGA模塊的輸出端與D/A芯片輸入端相連接；所述電壓互感器及電壓型功率放大器通過繼電器K1連接開關耐壓試驗裝置；所述光纖接口模塊接收來自電子式互感器合并單元的采樣值報文并上傳至FPGA模塊；所述CPU模塊將采樣值數據回送給FPGA，所述FPGA將采樣值按照一個整周波的時間延遲發送至D/A芯片，通過所述D/A芯片轉換成模擬小電壓信號，再通過所述電壓型功率放大器將電壓信號放大為額定電壓信號。上述A/D轉換模塊采用AD公司18位AD7690芯片。上述電壓型線性功率放大器采用推挽式電路。上述CPU模塊以PowerPC為核心。上述CPU模塊采用Freescale公司的MPC8247嵌入式微處理器。上述FPGA模塊采用Xilinx的Spartan3系列產品XC3S1500。本技術的有益效果如下：1、自適應性。按照IEC61850-9協議，自動獲取報文中的電壓信號，無需外部配置電壓的幅值與延時。2、精確性。采用電壓互感器以及A/D轉換模塊實現電壓信號的高精度采集。附圖說明圖1為一種同頻同相數模轉換裝置原理框圖；圖2為電壓型線性功率放大器結構示意圖。具體實施方式為使本技術實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本技術。本技術是為了解決智能變電站以及數字化變電站對于同頻同相開關耐壓試驗時控制電壓信號的迫切要求，并針對目前現有電子式互感器數字量輸出的技術現狀，開發出一套電壓信號回采調節的同頻同相數模轉換裝置，以滿足電力系統用戶對于智能變電站同頻同相開關耐壓試驗的測試需求。參見圖1，同頻同相數模轉換裝置為智能變電站同頻同相開關耐壓試驗而開發的，通過光纖以太網接收來自電子式互感器合并單元的IEC61850-9協議，通過FPGA模塊以及CPU系統實現信號處理后通過D/A芯片完成數模轉換再通過電壓型功率放大器輸出二次電壓值，采用電壓互感器以及A/D轉換模塊實現信號回采后通過FPGA模塊以及CPU系統計算出模擬信號于數字信號之間的誤差實現實時反饋調節D/A信號。當誤差滿足要求后導通繼電器K1實現對開關耐壓試驗裝置的精確控制。1、主處理器CPU模塊以PowerPC為核心，采用Freescale公司的MPC8247嵌入式微處理器，該處理器屬于PowerQUICCII系列，包含一個基于PowerPCMPC603e的內核，和一個通信處理內核CPM。雙核設計具有強大的處理能力和較高的集成度，降低了系統的組成開銷，簡化了電路板的設計，降低了功耗。暫態階躍數據的實時發送控制以及回采都又主控CPU來完成。2、FPGA模塊采用獨立的FPGA模塊分別控制數據輸出模塊的DAC數模轉換器及信號回采模塊的A/D轉換模塊，實現數據源與測試接收數據分離，保證調節過程的精確性。FPGA處理器采用Xilinx的Spartan3系列產品XC3S1500，包含有150萬個系統門，32個專用乘法器，4個數字時鐘管理模塊，邏輯資源豐富，運行速度快。FPGA模塊利用精確的時序控制能力，完成以太網的MAC子層設計、MAC子層與以太網控制器的接口設計，以太網數據接收，DAC的控制，A/D數據采集，同時完成高速串行數據接收以及開關量接收。3、數據輸出模塊數據輸出模塊包括DAC數模轉換器及電壓型線性功率放大器，通過DAC模塊輸出小電壓信號，控制線性功放的數據輸出及刷新頻率。數模轉換器采用ADI公司的AD5683R，這是一款16位單通道轉換器，其相對精度為±2LSBINL，內置2ppm/℃2.5V基準電壓源；采用節省空間的2mm×2mm8引腳LFCSP和10引腳MSOP封裝，可在更小的電路板空間中實現更多的功能；2mV總非調整誤差，無需初始校準或調整；4kVHBMESD額定值，實現了系統穩健性。電壓型線性功率放大器采用推挽式電路，最大輸出電壓可達120V，穩態輸出精度優于0.2％。如圖2所示，功率放大器以高精度功率模塊配合大功率低干擾線性電源實現，輸入端采用復雜平衡輸入線路，減小功率放大器在電力系統強干擾環境下共模噪聲影響。4、信號回采模塊信號回采模塊由電壓互感器及A/D轉換模塊組成。由電壓互感器將100V電壓信號轉換為小電壓信號，然后通過A/D轉換模塊對小電壓信號進行數字化離散采集。A/D采集芯片采用AD公司18位AD7690芯片，該芯片是具備1.5LSBINL、400kSPS指標的差分ADC，其差分輸入特性具有更強的抗干擾性能。本技術的技術解決方案為通過光纖以太網接收來自電子式互感器合并單元的IEC61850-9協議，通過FPGA模塊打上精確時標后將數字化采樣值上送至主控CPU模塊，再由主控CPU模塊進行報文解析、時間信息提取、測頻鎖相以及自適應采樣值處理后將采樣值數據回送給FPGA模塊，FPGA模塊再將采樣值按照一個整周波的時間延遲發送至D/A芯片轉換成模擬小電壓信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種同頻同相數模轉換裝置，其特征在于，包括光纖接口模塊、信號回采模塊、D/A芯片、與D/A芯片相連接的電壓型功率放大器、FPGA模塊、與FPGA模塊相連接的CPU模塊和繼電器K1；/n所述信號回采模塊包括電壓互感器和與電壓互感器相連接的A/D轉換模塊；/n所述光纖接口模塊及A/D轉換模塊的輸出端分別與FPGA模塊輸入端相連接，所述FPGA模塊的輸出端與D/A芯片輸入端相連接；/n所述電壓互感器及電壓型功率放大器均通過繼電器K1連接開關耐壓試驗裝置；/n所述光纖接口模塊接收來自電子式互感器合并單元的采樣值報文并上傳至FPGA模塊；/n所述CPU模塊將采樣值數據回送給FPGA，所述FPGA將采樣值按照一個整周波的時間延遲發送至D/A芯片，通過所述D/A芯片轉換成模擬小電壓信號，再通過所述電壓型功率放大器將電壓信號放大為額定電壓信號。/n

【技術特征摘要】
1.一種同頻同相數模轉換裝置，其特征在于，包括光纖接口模塊、信號回采模塊、D/A芯片、與D/A芯片相連接的電壓型功率放大器、FPGA模塊、與FPGA模塊相連接的CPU模塊和繼電器K1；
所述信號回采模塊包括電壓互感器和與電壓互感器相連接的A/D轉換模塊；
所述光纖接口模塊及A/D轉換模塊的輸出端分別與FPGA模塊輸入端相連接，所述FPGA模塊的輸出端與D/A芯片輸入端相連接；
所述電壓互感器及電壓型功率放大器均通過繼電器K1連接開關耐壓試驗裝置；
所述光纖接口模塊接收來自電子式互感器合并單元的采樣值報文并上傳至FPGA模塊；
所述CPU模塊將采樣值數據回送給FPGA，所述FPGA將采樣值按照一個整周波的時間延遲發送至D/A芯片，通過所述D/A芯片轉換成模擬小電壓信號，再通過所述電壓型功率...

【專利技術屬性】
技術研發人員：湯漢松，
申請(專利權)人：江蘇凌創電氣自動化股份有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32