基于DSP的電能在線計量與分析.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的諧波污染日益嚴(yán)重，電能質(zhì)量問題受到高度重視。一方面，發(fā)電廠和變電站的高壓電能計量關(guān)系到發(fā)電、送電、用電三方的利益，這就對電能計量的準(zhǔn)確度提出了更高的要求；另一方面，對電網(wǎng)電能質(zhì)量和使用情況的在線監(jiān)測對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和合理收費(fèi)具有重要意義，可以根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行相關(guān)分析，減少大量現(xiàn)場校驗(yàn)工作。 本文以TMS320F2812 DSP為核心處理器，結(jié)合FIR數(shù)字濾波和FFT算法，并應(yīng)用以太網(wǎng)通

2、信技術(shù)，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了電能在線計量與分析系統(tǒng)。 本文的主要工作有： 首先介紹了目前國內(nèi)外電能計量分析算法的研究現(xiàn)狀，詳細(xì)分析了本系統(tǒng)的性能指標(biāo)，提出了以FIR數(shù)字抗混疊濾波和FFT相結(jié)合的算法。 在硬件電路設(shè)計上，根據(jù)算法的要求選擇TL的TMS320F2812 DSP并設(shè)計其外圍電路。信號調(diào)理電路將高壓互感器二次側(cè)輸出的三相電壓電流信號轉(zhuǎn)換為0～5v的信號。應(yīng)用硬件鎖相環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對信號的頻率跟蹤和同步采樣控制。A/

3、D采樣電路應(yīng)用ADS8364對電壓電流信號進(jìn)行同時采樣。通信電路采用外擴(kuò)以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS的形式，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時遠(yuǎn)程上報和管理。充分考慮器件選型、信號采樣方式、PCB布線、現(xiàn)場屏蔽和接地等相關(guān)技術(shù)對系統(tǒng)精度的影響，為信號采樣和計量分析精度提供了保證。 在軟件算法上，采用基于DSP捕捉鎖相環(huán)倍頻信號和算術(shù)平均濾波算法實(shí)現(xiàn)對頻率的精確測量；根據(jù)鎖相環(huán)的倍頻信號控制ADS8364對信號進(jìn)行同步采樣。采用零點(diǎn)實(shí)時校準(zhǔn)方

4、法跟蹤地通道的紋波，改善采樣參數(shù)的計量精度。采樣后的數(shù)字信號通過FIR數(shù)字抗混疊濾波器濾除其中含有的高次諧波(32階以上)分量，再運(yùn)用FFT算法進(jìn)行諧波含量和各種電能參數(shù)的分析計算；為提高定點(diǎn)DSP浮點(diǎn)運(yùn)算的速度和精度，采用IQmath函數(shù)進(jìn)行基于Q格式定標(biāo)的數(shù)學(xué)運(yùn)算。對完整的TCP/IP協(xié)議進(jìn)行裁剪，實(shí)現(xiàn)其中的ARP協(xié)議、IP協(xié)議、ICMP中的ping回送應(yīng)答協(xié)議和UDP協(xié)議，成功實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的實(shí)時通信。 本文所設(shè)計的電能在線