基于dsp风电场电能质量监测系统设计

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1、·50·工业仪表与自动化装置2014年第6期基于DSP的风电场电能质量监测系统设计韩向可，段立霞(安阳工学院，河南安阳455000)摘要：根据风电机组并网运行时对电网的电能质量的影响，设计了一种基于DSP的风电场电能质量监测系统。系统采用高速数字信号处理器DSP和MCU，实现采样和数据分析的同步运行，满足电能质量监测的实时性、高速性和连续性的需求，为风电机组的并网运行提供安全保障。关键词：电能质量；监测；风电场；DSP中图分类号：TM933文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)06—0050—03Designofwindfarmpowerqualitymonitori

2、ngsystembasedonDSPHANXiangke，DUANLixia(AnyangInstituteofTechnology，HenanAnyang455000，China)Abstract：Consideringtheeffectofpowerqualitywhenwindturbinesinterconnected，thewindfarmpowerqualitymonitoringsystembasedonDSPisdesigned．ThesystemadoptedhighspeeddigitalsignalprocessorandMCU，canimplementsync

3、hronousrunningofsignalcollectionanddataanalysis，tosatisfypowerqualitymonitoringreal—time，highlyandconsecutively，andtoprovidesecurityguaranteeforwindturbines．Keywords：powerquality；supervisory；windfarm；DSP电场运行指标的实时监测，这些指标分为稳态电能O引言质量(包括电压有效值、电流有效值、有功功率、无风能具有储量巨大、分布广泛、清洁无污染和可功功率等)，以及暂态电能质量(包括电压波动、电

4、再生的特点，符合人类可持续发展的需要，越来越受压短时闪变计算)。同时建立良好的通信，以便上到广泛关注，已经成为解决世界能源短缺的重要途位机计算和分析。径之一。但由于风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组输出的电量是波动的，当风6路电机组并网运行时，会影响电网的电能质量，如电压模波动和闪变、电网谐波等，严重时会对弱电网的安全拟信稳定性造成危害，因此风力发电场对接入电网的影号响不容忽视。图l电能质量监测系统框图该文设计了一种基于DSP的风电场电能质量系统采用的是“DSP+MCU”的双CPU结构。监测系统，为风电机组的并网运行提供安全保障。数据采样采用16位A／D转换芯片ADS

5、8364；DSP并采用CAN总线与远程控制中心通信，使分析的结选用低功耗DSPTMS320F2812，MCU选用l6位微果数据可以快速可靠地传到上位机。控制器MC9SI2DG128；DSP作为运算核心，负责对1系统总体设计信号进行A／D采样和运算分析；MCU完成统计、存储、通信及人机对话等功能。经过电流互感器和电该文设计的风电场电能质量监测系统由DSP、压互感器变换后的风电场三相电压电流信号，由MCU、A／D等组成，系统结构如图1所示，实现对风ADS8364同步采样、保持、A／D转换成为数字信号，传送至DSP进行分类计算和数据处理，然后通过收稿日期：2014—03—25作者简介：韩向

6、可(1981)，男，河南平顶山人，讲师，硕士，主要CAN通信接口传送至上位机，进行数据的分析从事机电控制方面的科研和教学工作。管理。2014年第6期工业仪表与自动化装置·51·了转换的精度和分辨率。由于电力系统中高次谐波2硬件系统设计的含有量相对于基波分量而言是非常低的，谐波次2．1互感器及其调理电路数越高其含量越低。根据实测数据，如果采用12位电参量信号通过电压、电流互感器将强电信号分辨率的A／D转换芯片，因为A／D转换精度不够，转换为弱电信号，系统选用的电压互感器和电流互对15次谐波而言至少会引起1．67％的误差。因感器分别为PT41D001和CT53C902。同时，互感器此，该

7、文选用TI公司16位的ADS8364作为外接A／输出的信号是双极性交流信号，而所采用的A／D转D转换芯片，ADS8364是一种差动式输入、6通道采换器ADS8364要求其模拟输入量为单极性信号，因样转换器件，由3个转换速率为250kSPS的ADC此还需要在互感器与ADC之间添加偏置电路，以满构成，由5V供电，输出为3．3V。DSP与A／D转换足电路参数匹配。偏置电路见图2。器ADS8364的连接电路如图4所示。AD的地址线接到TMS320F2812的地址线