2dsp在配电网终端设备中的应用

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1、湖北民族学院课程论文题目：DSP在配电网终端设备中的应用专业：电气工程及其自动化班级：学号：姓名：DSP在配电网自动化系统终端设备中的应用[摘要]本文简单介绍DSP的特点以及其在处理FFT、FIR等数字信号处理方面的优越性，分析了DSP在配网自动化终端设备中的交流采样、故障检测、小电流接地选线、电能质量分析、无功补偿等方面的应用。[关键词]配电终端/数字信号处理/故障检测/电能质量1前言配电网是电力生产和供应的最后一个环节，与千家万户直接密切相连，在保证用户的连续供电方面是一个十分重要的环节。配电网自动化系统终端设备主要

2、用于配电系统变压器、断路器、重合器、分段器、柱上负荷开关、环网柜、无功补偿电容器的监视与控制。具有数量大、运行环境恶劣、性能价格比要求高，不易维护的特点。这就要求配电终端可靠性要高，功能综合性强，成本要低，可以远程维护等。近几年DSP飞速发展，其内存不断增大，速度不断提高，指令效率不断增强。程序运行期间总线多不出芯片，DSP产家如ADI公司其DSP大多有工业级的芯片。同时和DSP相关的ADC/DAC的速度和精度也越来越高。使得DSP在快速采样、软件滤波、频率跟踪和锁相、复杂的数学运算如FFT、FWT方面具有得天独厚的条件

3、。DSP运用于配电终端使其性能大大增强，功能扩充容易，通过软件即可完成继电保护、故障滤波等附加功能，其应用已愈来愈广泛。2DSP的特点数字信号处理器(DSP)主要针对数学的卷积运算而设计，最典型的就是FFT的运算。由于DSP的高速发展，使得用软件来实现各种数字滤波和快速傅立叶变换成为可能，从而进一步促进DSP发展和广泛的应用。在数字化的世界里DSP变得越来越重要，可以说是无处不在。DSP最基本的特点是：(1)能够在一个指令周期内实现一次或多次乘法累加（MAC）运算。所以，在DSP中集成了多个乘法累加运算单元，可以进行并行

4、乘法累加运算。(2)能够在一个指令周期内完成对存储器的多次读取。所以，在DSP中集成了多个片内总线和多端口片内存储器。(3)为了加快处理器中的运算，在DSP中集成了多个地址产生单元，以支持循环寻址和位翻转寻址。(4)处理器中的运算大多是重复的运算，为了方便使用，大部分DSP都支持这种重复运算，而不用额外编写重复运算的指令。(5)大部分DSP都提供多个串行或并行I/O，以及特别I/O接口来处理特殊的数据，以降低成本和提高输出/输入性能。如图1所示为ADI公司的16位定点DSP结构总体框图。x12FULLMEMORYMODE

5、INTERNALSRAM2xPLLPOWERDOWNCONTROLDAG2DAG1DATAADDRESSGENERATORSPROGRAMSEQUENCER24BITPROGRAMMEMORY16BITDATAMEMORYEXTERNALDATABUSóICEPORTóEXTERNALADDRESSBUS14BITPMADDRESS14BITDMADDRESSCHIPSEL&CONTROLóBYTEDMAENGINEó24BITPMDATA16BITDMDATA16BITFIXEDPOINTARITHMETICUNITS

6、INTERNALDMAENGINEóMACALUSHIFTERSPORT0SPORT1TIMEREXTERNALGPI/OandINTERRUPTPINSADSP-21xxCorex5HOSTMODEBootOptionViaMODEPinson100PinPackagesx5x8-15图1ADSP218X总体框图3交流采样在微机应用初期，电力系统的参数普遍采用直流采样，即对经过整流后的直流量进行采样测量。此方法软件设计简单，计算方便，对采样值只需做比例变换即可得到被测量的数值。但直流采样方法存在一些问题：测量精确度直接

7、受整流电路的影响，整流电路参数调整困难，受波形因素影响大等、而且一条线路的全电量采集需要多个变送器、使得装置的结构庞大、成本增加、可靠性降低。而交流采样是按一定规律对被测信号的瞬时值进行采样，再用一定的数值算法求得被测量的值。省去了直流变送器，降低了造价，简化了装置构成。通过各种数学运算就可以得到用直流采样方法不易测量的参数。比如可以测得电压电流的基波向量，各次谐波含量，在现场可以根据电流/电压的向量图来判断二次回路的接线是否正确。但涉及的计算量大，要用到大量乘法和累加运算。普通的CPU由于多数内部没有集成MAC，很难胜

8、任。一般采用专用的数字信号处理芯片(DSP)计算所需的各种模拟量。我们以16.667MHz时钟频率的ADSP2181DSP和20MHz时钟频率80C196以及12MHz时钟频率的80C51单片机来比较做一个32点的FFT所需要的时间如表1。表1执行一个32点的FFT所需时间CPU类型ADSP218180C19680C