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超高压直流输电(HVDC)是近年来发展起来的一项新的输电技术,主要应用于远距离大容量输电、电力系统联网、海底电缆或大城市地下电缆送电。若系统发生故障,将使生产停顿以致发生混乱,所以故障诊断是超高压直流输电技术的核心,也是实施系统保护的前提。本文分析了HVDC系统故障的类型和特点,针对HVDC系统对故障诊断系统的要求设计了嵌入式平台,实时采集HVDC系统的电压及电流信号,通过现场总线及以太网接口与阀基电子设备、HVDC控制保护系统、故障录波系统进行通信,综合各种数据信息通过智能诊断算法进行故障诊断,将诊断结果就地显示或者传送到远程的管理中心。
论文首先对HVDC系统的基本概念及故障诊断做了简要的介绍,分析了国内外对HVDC故障诊断系统的研究现状,根据HVDC系统对故障诊断平台的要求提出了嵌入式平台的方案,详细说明了本嵌入式平台的应用领域及具有的功能。
然后,针对HVDC系统对故障诊断平台的要求设计了该嵌入式平台,说明了系统的总体结构,详细介绍了硬件的实现原理,并给出了硬件电路原理图。
在介绍了整个平台的架构及硬件设计之后,对系统的软件部分进行了详细的说明。按照嵌入式系统开发的一般流程,首先介绍了开发环境的搭建,这其中包括bootloader、操作系统、文件系统及交叉编译工具链的移植;然后,研究并编写了模数转换芯片、LCD及网络驱动程序,给出了主要数据结构和重要的代码;最后,分析了本系统中的应用程序。在成功的建立了基于QTE的GUI程序开发环境后,着重介绍了本平台应用程序的组成部分,分析了每个部分的工作原理并给出了程序流程图。
在完成了本嵌入式平台的初步设计后,搭建了一个硬件仿真电路,仿真了真实输电线路中可能发生的几种故障。采用了时频分析方法一小波变换,选择了能量特征向量作为分类特征向量进行特征提取,给出了对几种故障及正常情况下的直流电压信号进行多尺度小波变换的结果及其故障波形,在此基础上通过分类树或者SVM等分类算法就可以完成故障诊断,从而验证了本嵌入式平台,成功的构建了HVDC系统故障诊断平台。