一种雷电流波形硬件触发数据采集方法与流程

本发明属于防雷技术领域，用于高压输配电线路和变电站二次防雷设备，具体来说是涉及一种雷电流波形硬件触发数据采集方法。

背景技术：

目前的高压输变电线路防雷设备主要集中在一次侧，二次侧的雷电流采集设备主要采集雷电流幅值特征，对于雷电流的波形采集较少涉及，现有的雷电流设备多数采用软件触发的方式，软件触发有响应时间长，容易受干扰等缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的，是针对上述问题，提出一种基于统计学的电缆接地环流故障检测方法。

本发明的技术方案是：一种雷电流波形硬件触发数据采集方法，包括以下步骤：

s1、通过硬件触发的方式，对雷电流波形采集进行控制，具体为设置雷电流波形的幅值门限，缓存接收到的雷电流波形，并判断雷电流波形是否超出幅值门限，若超出，则触发硬件电路开关信号，开始采集雷电流波形，进入步骤s2；否则不触发硬件电路开关信号；

s2、将硬件电路开关信号触发后采集的波形与硬件电路开关信号触发前缓存的波形进行拼接，获得雷电流波形信号；

s3、对获得的雷电流波形信号进行判断，具体为通过斜率判断波形是否满足雷电流波形特征条件，若满足，则进入步骤s4，否则删除该雷电流波形信号，并回到步骤s1；

s4、获取雷电流波形的幅值和极性，进行存储，完成雷电流波形信号采集。

本发明的方案中，通过硬件触发有效的解决了信号耦合的干扰问题，配合软件数据处理方法，提高了雷电流波形采集的可靠性和采集效率，提高了数据存储效率，比软件触发方式延时更小，可靠性更高。

进一步的，在步骤s1中，通过第一buffer和第二buffer并列的双buffer来缓存接收到的雷电流波形，第一buffer和第二buffer是交替写入的，具体为：在第一buffer写满后写入第二buffer，第二buffer写满后写入第一buffer，对应的，若触发硬件电路开关信号时，正在写入第一buffer，则步骤s2中是从第二buffer开始读取缓存的雷电流波形，读完后再读取第一buffer，同理，若触发硬件电路开关信号时，正在写入第二buffer，则步骤s2中是从第一buffer开始读取缓存的雷电流波形，读完后再读取第二buffer。

上述方案具体实现可采用fpga存储单元的乒乓buffer缓存触发信号到达前后的数据，在步骤s2中，将乒乓buffer缓存的数据拼接为一个完整的波形数据。

进一步的，步骤s4中，进行存储是通过深度可调的fifo进行存储。

本发明的有益效果是，本发明针对二次侧防雷设备雷电流波形采集设计了一种硬件触发方式，并配合硬件触发设计了一种数据采集方法，该方法可以在硬件触发的条件下完整的采集到雷电流的波形，为进一步的雷电流特征分析获得更为完整的信息。

附图说明

图1是本发明的硬件触发方式逻辑结构示意图；

图2是本发明采集方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的技术方案：

如图1所示，雷电流采集通过罗氏线圈实现，触发信号由触发线圈感应产生，经过处理后产生触发脉冲信号，波形数据缓存和拼接操作由采集板上的fpga完成。

如图2所示，数据连续采集，交替写入buffer1和buffer2中，buffer1写满后写入buffer2，buffer2写满后写入buffer1，交替进行；数据读出由硬件触发信号使能，触发信号到来时如果正在写buffer1，则从buffer2开始读，如果触发信号到来时正在写buffer2，则从buffer1开始读，读完一个buffer后切换到另外一个buffer，这样能保证读出的数据连续性，且触发信号到来之前的至少一个buffer深度的数据被保存下来，不会丢失。从buffer中读出的数据在②中进行斜率判断，如果斜率满足要求，则数据会继续送入③中进行幅值和极性判断，如果斜率不满足要求，则将数据丢弃，不会占用存储空间，将误触发数据屏蔽和过滤掉。经过②和③处理后的数据存储到fifo中备用，再发送到上位机进行更进一步的数据处理和保存，同时，从步骤③中提取出的幅值和极性信息也会上传到上位机进行更进一步的处理。

综上所述，本发明的方案中，采用了独立的硬件触发方式触发波形采集，不同于以往的触发方式，采用乒乓操作保证数据采集的连续性和完整性，通过斜率判断的软件处理方式解决了硬件误触发的缺陷问题，通过统计方法对雷电流波形和极性进行提前判断，通过可调深度的存储器将有效的雷电流波形数据完整的存储下来，过滤掉无效的误触发波形数据，提高了波形存储的效率。

技术特征：

1.一种雷电流波形硬件触发数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1、通过硬件触发的方式，对雷电流波形采集进行控制，具体为设置雷电流波形的幅值门限，缓存接收到的雷电流波形，并判断雷电流波形是否超出幅值门限，若超出，则触发硬件电路开关信号，开始采集雷电流波形，进入步骤s2；否则不触发硬件电路开关信号；

s2、将硬件电路开关信号触发后采集的波形与硬件电路开关信号触发前缓存的波形进行拼接，获得雷电流波形信号；

s3、对获得的雷电流波形信号进行判断，具体为通过斜率判断波形是否满足雷电流波形特征条件，若满足，则进入步骤s4，否则删除该雷电流波形信号，并回到步骤s1；

s4、获取雷电流波形的幅值和极性，进行存储，完成雷电流波形信号采集。

2.根据权利要求1所述的一种雷电流波形硬件触发数据采集方法，其特征在于，在步骤s1中，通过第一buffer和第二buffer并列的双buffer来缓存接收到的雷电流波形，第一buffer和第二buffer是交替写入的，具体为：在第一buffer写满后写入第二buffer，第二buffer写满后写入第一buffer，对应的，若触发硬件电路开关信号时，正在写入第一buffer，则步骤s2中是从第二buffer开始读取缓存的雷电流波形，读完后再读取第一buffer，同理，若触发硬件电路开关信号时，正在写入第二buffer，则步骤s2中是从第一buffer开始读取缓存的雷电流波形，读完后再读取第二buffer。

3.根据权利要求2所述的一种雷电流波形硬件触发数据采集方法，其特征在于，步骤s4中，进行存储是通过深度可调的fifo进行存储。

技术总结
本发明属于防雷技术领域，用于高压输配电线路和变电站二次防雷设备，具体来说是涉及一种雷电流波形硬件触发数据采集方法。本发明针对二次侧防雷设备雷电流波形采集设计了一种硬件触发方式，并配合硬件触发设计了一种数据采集方法，该方法可以在硬件触发的条件下完整的采集到雷电流的波形，为进一步的雷电流特征分析获得更为完整的信息。

技术研发人员：吴和然;赵祥;潘汉彬;付强
受保护的技术使用者：四川电安智能科技有限公司
技术研发日：2020.11.26
技术公布日：2021.03.19