光纤电流电压传感器信号采集与处理

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1、中国科学技术大学硕士学位论文UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformast．er’Sdegree■o-o。‘。。■IlieacquisitionandProcesslngofOCT／OVTsignals中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：丝堡：5：至』中国科学技术大学

2、学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。一，曰公开口保密(——年)作者签名：盎然导师签名：签字日期：丝生：&：纠上匹摘要传统的电磁式互感器存在绝缘结构复杂，易磁饱和，并且输出是模拟量，不易与数字化设备接口等问

3、题。与之相比，光纤电流电压传感器的绝缘能力强、无电磁饱和现象，模拟或数字量输出皆可，在高压测量中有很大的应用优势，因而在电力电网系统中有很好的应用前景。本文主要研究对象是光纤电压(电流)传感器的信号接收、处理及与上位机的数据传输。本文首先介绍了光纤电压(电流)传感器(ovT／0CT)的研究意义和发展前景。然后从理论上简要阐述了光纤电压(电流)传感器的工作原理：法拉第效应与普尔克效应。进而对光纤电压传感器的结构及其在高压测量中的功能作了一个系统的说明。本文重点在于光电转换之后，对微弱电信号的处理，包括：模拟信号的放大、滤波，多路选通和ADC模数转换，用DSP处理器对1

4、2路光电传感信号的采集和处理，通过CPLD和USB芯片与上位机进行数据传输。文中对相应的硬件电路进行了详细的模块化说明。系统的软件流程包括：DSP控制数据的采集周期及运算处理流程，比如FFl’变换，LCD显示，RAM读写等；CPLD总线缓冲作用的实现，以及对USB芯片的部分控制指令；USB芯片的用户配置函数等。本系统的应用范围与智能电网相关系，要求在0．2S级工业测量标准下，能够测量经分流器分流后O’1000A范围的电流，或者经分压器分压后0’1000V范围的电压。从系统预期的性能要求出发，结合硬件电路的设计，文章从芯片选型出发，在软硬件搭配实现高精度采样、CPLD

5、功能和管脚设置、USB工作模式等方面，给出了具体的解决方案。对比实际的PCB调试及部分实验结果，该信号采集处理系统能够很好地达到我们预期的要求。关键字：光纤电流电压传感器，电光效应，TMS320F2812，A／D采样，USB2．0AbstractABSTRACTTraditionalelectromagnetictransformershavebeenusedintheindustrialareasforyears．Thereareseveralproblemsexist．Forexample，itsstructureislargeandverycomplex，th

6、ephenomenonofelectromagneticsaturationishardtobesolved，andtheoutputofelectromagnetictransformersisanalogsignalsandisnoteasytobeconnectedwithdigitaldevices．Comparewithit，theopticalvoltage(current)transformerhaslargeadvantagesinthefieldofhigh-voltagemeasurement．Itsabilityofinsulationisst

7、rong；thephenomenonofelectromagneticsaturationdoesnotexist．AnditiseasytobeconnectedwithdigitaldevicesforitCanoutputbothdigitalsignalsandanalogsignals．Basedontheadvantagesshownabove，theopticalvoltage(current)transformerhasagoodprospectofapplicationinthepowergridfield．Themainresearching