输电线路行波故障定位中高速数据采集系统的实现

　　本数据采集卡使用308H、309H、30AH三个口地址实现在板缓存4kb的寻址。这里的译码电路使用了GAL20V8和两片74HC574。当PC机要访问某一地址时，首先写入双口RAM的低8位地址，此时GAL20V8的输出信号选中74HC574（右），将PC－DB上的数据锁存，形成双口RAM的低8位地址Addrl，然后写入双口RAM的高8位地址，GAL20V8的输出信号选中74HC574（左），将PC－DB上的数据锁存，形成双口RAM的高8位地址Addrh。最后通过选中双口RAM的片选端cs，完成一次数据的读／写过程。
2．6　采样频率控制电路
　　采样频率控制电路是由晶振、可编程分频器8254及一些控制电路组成，8254是可编程分频器，工作频率在8M～20MHz，通过不同的分频数，可以输出不同频率，分频数的值为2～65535。它的输出是由触发控制电路控制。其输出时钟分别送往地址计数器、高速缓存RAM的写信号控制电路及AD9048的转换脉冲输入端。
3　软件设计
　　系统的软件由三大部分组成：数据采集软件、通讯软件、故障定位计算软件。
　　系统工作的大致程序如下：由GPS时钟使安装在输电线路两侧的高速同步数据采集系统的时钟同步，以确保两侧装置在数据采集时的同步。当输电线路正常运行时，两侧的高速同步数据采集系统都会采集各自的线路电流、电压数据；一旦输电线路故障时，两侧均启动记录并保存故障前和故障后的电流、电压数据。当故障切除后，两侧装置通过调制解调器（MODEM）借用电话线或网络交换两侧的电流、电压信号。定位计算软件得到故障点的位置。图3是本系统的软件总体框图。
　　图3中的最上面是程序的入口。程序入口的第一个模块是初始化。经过初始化后，是整点对时模块，在整点时PC机内的时钟将按GPS时钟进行校准。对时后，数据采集系统将开始工作。模数转换器将各模拟量的采样值转换成数字量后，进行自检。如果电力系统在正常运行，启动元件不启动，主程序将一直在上述程序中循环。
　　如果电力系统中有故障，启动元件会启动。主程序将跳转到故障处理部分。在故障处理时，数据采集部分仍然会正常工作，但不再进行对时和自检。这个时候，装置将不断对断路器辅助触点和保护动作信号等外部开关量进行监视。如果外部开关量显示故障已切除，主程序将跳转到故障定位部分。首先，装置将保存本侧的电流、电压值；然后，再通过MODEM经由电话线与其他侧交换数据；最后，进行故障相判断，再得到故障定位结果。
对装置起动元件的一个基本要求是灵敏度高，选择性好。根据采样的电气量和工控机的特点，装置采用相电流起动、负序电流起动、零序电流起动按或门逻辑输出起动。

在系统中，数据采集软件的功能是：使两侧的时钟同步，进行高速模数（A／D）采集的初始化及运行控制和保存双端的电流、电压信号。通讯软件的功能是：实现单片机和微型计算机之间的通讯，将采集的数据传送给微型计算机；并且实现输电线路两端装置的通讯，交换输电线路两侧所采集的电流、电压信号。故障定位计算软件的功能是：利用小波算法对采集的故障电流和电压进行处理，消除各次谐波和其他干扰分量，寻找故障点。进行故障相的判别，选出故障相别，将记录数据以图形的形式显示出来。
4　结论
　　此高速同步数据采集系统具有采样速率高、运行方式灵活、同步时钟精度高和符合ISA总线标准等特点。以DS80C320单片机为核心，采用GPS同步时间，配合适当的外围设备和合理的总线控制技术实现高速数据采集。同时兼有数字存储示波功能和数据分析能力，可以广泛用于电力测量、电力系统故障定位和继电保护领域。