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1、摘 要 本文通过对数字接口输出标准IEC60044-7/8中信息合并单以及通信协议IEC61850有关通信接口部分做了深入的分析,在满足光学电流互感器数字接口标准条件下,提出了遵循IEC61850协议的光学电流互感器的实现方案,将光学电流互感器分为,传感部分,高压侧数据采集部分,低压侧信息合并单元部分,以太网通信部分来实现.在高压侧数据采集系统的设计过程中，通过对采集系统的分析，采用FPGA实现对A/D采样的控制,在低压侧合并单元部分，采用FPGA与DSP相结合的合并单元设计方案,FPGA实现高压侧传下来的数据的接收,校验还原,并保持各路采样的同步,采用DSP技术进行相应的数据处理，按IEC6
2、1850-9-1对数据进行打包,组帧并通过以太网传输数据.关键词：光纤电流互感器 数据采集系统 信息合并单元 IEC61850 以太网 现场可编程逻辑门阵列（FPGA） 数字信号处理（DSP） ABSTRACTThis article through to the digital interface standard IEC60044-7/8 of output information and communication agreement with single IEC61850 on communication interface part do a thorough analysis,
3、satisfying optical current transformer digital interface standard conditions, and put forward the following IEC61850 agreement optical current transformer, will the implementation scheme of current transformer is divided into, optical sensing part, high voltage side of low voltage side of data acqui
4、sition, merger, Ethernet unit of information communication to realize Part. In high voltage side of data collection system design process, through the acquisition system analysis, and the FPGA realizing A/D to the control of the sampling, in low voltage side of the unit, with the combination of FPGA
5、 and DSP merge unit design scheme, FPGA realizing high voltage side of the handed down data receiving, verify, and keep the reduction of synchronous sampling, DSP technology for the corresponding data processing, according to IEC61850-September 1 of the data package, group frame and through the Ethe
6、rnet data transmission. Key words: optical current transformer; data-acquision system; merging unit; IEC61850; Ethernet; field programmable gate array ; digital signal processing ; 目录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1概述11.2 背景及意义21.3 国内外光学电流互感器的发展状况31.3.1 国外发展情况31.3.2 国内发展情况5第2章 光学电流互感器传感部分的设计62.1 传感基本原理62.1.
7、1 光的偏振特性62.1.2 法拉第效应72.2 光学互感器光路设计82.3 光学互感器光路的工作过程92.3.1 传感部分主要元件的选择92.3.2 偏振态转化过程142.3.3 接收单元电路的设计16 2.3.4 光源驱动电路设计.17第3章 数据采集系统设计193.1 信号处理电路193.1.1 滤波电路193.1.2 积分电路213.1.3 A/D转换电路233.2 A/D控制模块的FPGA设计263.3 组帧编码模块设计273.4 光信号的收发283.5 同步采样303.5.1 同步信号1的产生313.5.2 同步信号2的产生323.5.3 同步信号异常时的动作33第4章 数据处理合
8、并单元的设计344.1 数字输出标准344.1.1 IEC60044-8标准344.1.2 合并单元的通信384.2 FPGA数据接收模块404.2.1 解码电路的设计414.2.2 CRC校验电路424.2.3 数据缓冲FIFO424.2.4 同步功能模块434.2.5 FPGA与DSP的电源电路434.3 数据处理部分444.3.1 数据缓存454.3.2 数字滤波器454.3.3 均方根及相位运算474.3.4 相位补偿494.3.5 合并单元光纤输出驱动电路504.4数据输出模块514.4.1 IEC61850-9-1 标准514.4.2 硬件设计54第5章 数据输出模块软件程序设计5
9、85.1 NIC初始化585.2 数据包的发送流程图605.3 DSP的读写61结 论64致 谢65参考文献66 CONTENTSABSTRACTIABSTRACTIIChapter1 introduction11.1 briefly11.2 The background and significance21.3 home and abroad the development situation31.3.1 Foreign development31.3.2 Domestic development5Chapter2 Optical current transformer sensing pa
10、rt of the design62.1 Sensing basic principle62.1.1 Light polarization characteristics62.1.2 Faraday effect72.2 Optical transformer design light way82.3 Optical transformer the working process of the light path92.3.1 The choice of the main components of sensor92.3.2 The transformation process of pola
11、rization142.3.3 Receiving cell circuit design172.3.4 Light source drive circuit design18Chapter3 Data acquisition system design193.1 Signal processing circuit203.1.1 Filter circuit203.1.2 Integral circuit223.1.3 A/D circuit243.2 A/D control module FPGA design273.3 Frame coding module design group283
12、.4 Light signals to send and receive293.5 Synchronous sampling313.5.1 Synchronized signal the generation of 1323.5.2 The generation of 2 synchronized signal333.5.3 Synchronized signal of poses34Chapter4 With the design of the data processing unit354.1 Digital output standard354.1.1 IEC60044-8 standa
13、rds354.1.2 Merger of the unit of communication404.2 The FPGA data receiving module424.2.1 Decoding circuit design424.2.2 CRC checking circuit434.2.3 Data buffer FIFO444.2.4 Synchronization function module444.2.5 The FPGA and DSP power supply circuit454.3 Data processing464.3.1 Data cache464.3.2 Digi
14、tal filter474.3.3 Root mean square and phase operation494.3.4 Phase compensation504.3.5 Merge unit optical output driver circuit524.4 Data output module534.4.1 IEC61850-September 1 standards534.4.2 Hardware design56Chapter5 Data output module software programming605.1 NIC initialization605.2 The dat
15、a packets sent flow chart625.3 DSP reading and writing64conclusion64Acknowledgements65reference66 第1章 绪论1.1概述互感器是电力系统中主要的保护和监控设备之一，随着电力系统向高电压、大容量发展，传统的基于电磁感应原理制成的电磁式电流互感器暴露出来越来越多的问题，这就有力地推动了电子电流互感器(ECT)的研究与应用。电子电流互感器是指利用备有电子器件的光学器件或空心线圈(带有或没有内嵌积分器)或是带有集成负载的铁心线圈的,独立的或配有电子器件的电流一电压转换器。其中利用光学器件对电流传感器的或传输信号的ECT称为
