● 摘要
电流互感器是电力系统中电能计量和继电保护的重要设备。电子式电流互感器运用最新的电子和光学技术，适应了电力系统高精度、数字化、自动化的发展方向，成为具有广阔前景的替代传统电磁式电流互感器的新一代电力设备。系统的高效稳定运行一直是电子式电流互感器设计中的关键之一，本文针对这一问题提出了一种新的多功能实现方案。 首先基于单片机设计了高压侧电路，实现了高压侧电路的基本功能，包括：信号调理，A/D变换和数据传输等。研究并运用了一种新的编码方案，使得高、低压侧之间的数据传输只用一根光纤就可以高效的完成。为进一步提高高压侧电路的长期运行稳定性，在基于单片机的高压侧电路设计中引入冗余备份的设计思想，提出一种备份及测试方案。当主单片机出现异常时，高压侧电路可以在低压侧指令信号的控制下进行基本的测试诊断并切换至备份单片机继续工作。 在低压侧电路中，从高压侧通过光纤传送下来的光信号首先转换成电信号，被采集到DSP中。利用DSP丰富的片上外设资源和强大的数据处理能力，低压侧电路一方面实现了液晶显示，键盘控制，模拟和数字输出等功能，另一方面运用最小二乘算法和傅里叶均值算法分别计算母线电流的频率、幅值和相位。此外，还研究并实现了一种基于Hilbert变换的数字调相方法，代替了原先的模拟调相方案。 最后，系统在实验室进行了联调，并对系统的整体精度进行了测试及分析，结果证明该设计有效的提高了整个系统的运行效率和可靠性。