基于dsp的高速电气参数交流采样系统

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1、基于DSP的高速电气参数交流采样系统唐桃波吴少林夏云非乐勋刘涤尘（1．武汉大学电气工程学院，湖北省武汉市430072;2.广东省开平电力局，广东省开平市529300）摘要:本文介绍的这套电气参数交流采样系统是采用TMS320VC33型高速数字信号处理器(DSP)和两片16位高速A/D转换器ADS8364实现快速、精确地采集和计算各种电气参数。该系统还具有性能价格比高、维护方便的特点。关键字:DSP电气参数交流采样中图分类号：文献标识码：A文章编号：AnACSampleSystemofElectr

2、icalParameterinHighSpeedBasedonDSPTANGTao-boWUShao-linXIAYun-feiLeXunLIUDi-chen(1．SchoolofElectricalEngineering,WuhanUniversity,Wuhan,Hubei430072,China；2.KaipinElectricPowerBureau,Guangdong529300)Abstract:Inthispaper,anACsamplesystemofelectricalparam

3、eterbasedonTMS320VC33DSPandtwoA/Dconversionsof16－bitisintroduced.Thissystemcanacquireelectricalparametersrapidlyandprecisely.Thesystemhasthecharacteristicsofhighcapabilitypricerateandeasymaintainstoo.Keywords:DSPelectricpowerparameterrackingmethodACs

4、ample0引言交流采样是不经过电量变送器，按一定规律直接将二次侧的电压、电流经高精度的CT、PT变成计算机可测量的交流小信号，然后经A/D变换后送入计算机进行处理，计算出电压、电流有效值及有功，无功功率等电气参数。由于这种方法能够对被测量的瞬时值进行采样，因而实时性好，相位失真小。同时用微机取代传统的变送器充分发挥微机功能强大、灵活可靠、使用方便等优点。随着微机技术的不断发展，交流采样必将以高速度、高精度、高性能，逐步取代传统的直流采样方法。我国目前电力系统较多地采用由单片机实现的交流采样遥测

5、装置，这种装置在采样速率及实时性和精度要求不是很高的场合得到了广泛的应用。随着我国电力系统的快速发展，电网容量的扩大使其结构更加复杂，实时监控、调节的自动化显得尤为重要；特别是在以监控为目的的电力调度自动化系统中，如何快速、准确地采集各种电气参数显得尤为重要。在实现自动化的过程中，首要环节是数据采集。国际电工委员会（IEC）标准IEC61850对采样速率有明确的要求，由表1可知对220kV及以上电压等级输电系统的监测装置和仪表应达到M2级和M3级，交流采样的遥测装置每周期(0.02秒)采样点数分

6、别要求大于80和240点。由单片机实现的交流采样遥测装置很难达到此要求，而DSP具有高速度、高精度、并行性、高集成度和高性能价格比等优点，非常适合应用于交流采样遥测装置。本文介绍的这套系统使用高速度CT,PT采样，采用快速傅立叶变换算法，计算高达15次谐波，完成功率、电度、功率因数、电压、电流、频率等的计算，具有高精度，高稳定性。其采样速率为12kHz,完全能达到IEC61850采样速率的要求。表1IEC61850对测量仪表的生数据要求数据类型级别精确度级和谐波分辨度(幅值)／bit采样速率每秒

7、采样次数每周期采样次数（50Hz）电压M10.5级(IEC60687)12150030电流M10.2级(IEC60044)最多5次谐波14150030电压M20.2(IEC60687)14400080电流M20.1(IEC60044)最多13次谐波16400080电压M30.1级1612000240电流M3IEC未定义最多40次谐波18120002401.系统硬件组成系统主要由DSP、CPLD、A/D采样保持器、网络接口等部分组成。从一次设备CT,PT过来的电压及电流经隔离互感器隔离变换后输入，

8、经过二阶滤波器至模数变换器。DSP采样后对数字进行处理，构成各类监测数据和计算各种遥测量在存入内存的同时送到CAN总线等待取值。系统的结构框图如图1.1所示。图1.1硬件结构框图本系统采样TI公司的TMS320VC33型DSP，该芯片的指令周期为17ns(3.3V,120MHz),具有高速的浮点运算能力，单指令执行时间最高为150MFLOPS和75MIPS。DSP片内有34K字的双存储RAM（DARAM），可在一个指令周期内可以进行两次读写操作，32位高性能CPU适合高速度和高精度数据处理。A/