dsp技术在电力系统中的应用和硬件实现方式

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1、第!"卷第#期现代电力$%&’!"(%’##))#年*月+,-./(.0.12/314,5./678’#))#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：!))9:#;#（##))#）)#:));<:)9-=4技术在电力系统中的应用和硬件实现方式崔学深张建华肖刚（华北电力大学（北京）电力工程系，北京!)##)<）摘要：介绍了数字信号处理（-=4）技术的特点，并分别讨论了它在电力系统数据采集测量、电能质量监控、电网无功补偿和谐波抑制和继电保护中的应用状况和发展前景。最后描述了其典型的硬件实现方式。关

2、键词：数字信号处理；电力系统；小波理论分类号：2+9<"文献标识码：6电力系统是一个庞大的、瞬变的多输入输出的系统，为了保证其安全运行，需要实时地监视各节点的运行状况，及时发现电力系统的不正常状态及故障状态通知运行人员，或快速地进行控制和处理。这要求在电网各节点都要有数据采集单元，将测得的电力系统运行参数转化为数字量，进行分析和控制就地解决问题，或者通过远方通信送往调度中心进行处理。电力系统监视和控制的参数要求实时性较强，不仅包括频率、电压、电流、有功、无功、谐波分量、序分量等，还有些采集的特征量频率变化快而且复杂，如暂态突变量，高频的故障行波等，普通的采集处理方法对多路

3、进行采样计算时，就会显得吃力甚至难以实现。为了克服以上不足，适应现代电力系统的要求，将先进的数字信号处理-=4（-?@?AB&=?@CB&48%:DEFF?C@）技术应用到电力系统中来，充分发挥其快速强大的运算和处理能力以及并行运行的能力，满足了电力系统监控的实时性和处理算法的复杂性等更高的要求，并为不断发展的新理论和新算法应用于电力系统的实践奠定了技术基础。!"#$技术简介-=4是数字信号处理的简称，它是一门涉及电子学、计算机、应用数学等许多学科且广泛应用于许多领域的新兴技术。数字信号处理是利用计算机或专用设备，以数字形式对信收稿日期：#))#:);:)>作者简介：崔学

4、深（!"9;—），男，硕士，讲师，主要从事电力系统电压无功控制、配电自动化、电动机节能等方面的研究；张建华（!">#—），男，教授，主要研究方向为电力系统分析与控制、配电自动化等。第!期崔学深等：$%&技术在电力系统中的应用和硬件实现方式*@号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。它的理论基础涉及众多的学科，范围及其广泛，在数字领域控制系统，通信领域，人工智能等方面与数字信号处理都密不可分。作为信号与信息处理的一个分支学科，数字信号处理已有很长的发展历史，在!"世纪#"年代随着计算机和信息学科的飞速发展，在近几年里，数字信号处理

5、已经成为通讯等领域里的一项极为重要的技术，全球售出的数字蜂窝电话、呼机、调制解调器等产品使用超过半数的是$%&的技术与芯片。$%&技术的实现主要基于$%&芯片。$%&芯片是基于超大规模集成电路技术和计算机技术发展起来的一种高速专用微处理器，有强大的运算功能和高速的数据传输能力，能方便地处理以运算为主的不允许时延的实时信号，有独具一格的逆寻址方式，能高效地进行快速傅立叶变换运算，它采用内存映射方式管理’()，能灵活方便地扩充外围电路。$%&芯片在制作上采用超大规模集成电路生产技术，工艺由当初的*改进为现在的!+,-)%!.!+/-)%，将中央处理器（/&0）、程序寄存器、数

6、据寄存器和硬件乘法器、累加器、移位器、地址发生器集成在同一芯片上。$%&的程序存储器和数据存储器是完全隔离的，解决了总线拥挤的问题，确保提高运算速度和系统的灵活性；在指令处理上，采用了流水线操作方法。由于具有双地址发生器、独立的乘法器和累加器、多总线（/&0总线和$-1总线）结构和流水线处理指令方法，使$%&具有一般微处理器所不具备的并行处理指令的能力，芯片特有的先进技术还有数据指针的逆寻址功能、指令的重叠、运行无消耗循环控制等等。因此，它具有体积小、功能强、功耗低、一致性好、速度快、性能价格比高等优点。自23#"年以来，随着大规模集成电路工艺的进步，$%&芯片得到了突飞

7、猛进的发展，占市场份额最大的4’公司从23#!年推出的4-%*!"/2"第一代产品开始，到目前已发展到第六代产品，还开发出了集多$%&芯片于一体的高性能$%&芯片4-%*!"/#"(/#!等。!"#$在电力系统中的应用可以说只要用到数字信号处理的领域，$%&技术都将得到研究应用和发展，电力系统更不能例外，$%&在电力系统中有着很广泛的应用前景。随着电力系统的快速发展，电力网容量不断增大，结构日趋复杂，电力系统中实时监控、调度的自动化就显得十分重要，而几乎所有监测、分析、控制、信号传送都需要先将电力系统中的大电流、电压等交流信号