基于DSP与局域网的变压器局部放电在线监测系统的研制
摘要
变压器是电力工业中最常用的设备之一，它的工作状况将直接影响到电力部门的安全稳定运行，为了及时有效的掌握电力变压器的工作状况，对变压器进行在线监测是十分必要的。
本文分析了目前所用的设备的特点和不足，介绍了DSP技术的特点及局域网传输数据的特点，提出了基于DSP技术和局域网的变压器局部放电在线监测的新方案。通过双口RAM组成的数据链路存储器，ADC和DSP分别轮流往双口RAM中存储数据和取出数据，DSP把取出的数据进行预处理，如果发现可疑数据，通过局域网把这些可疑数据送往后台工控机，由后台工控机做进一步的处理。由单片机控制网卡控制芯片RTL8019AS从而和局域网相连，单片机和DSP通过主机接口(HPI)直接接口。该设计基本上保证了数据采集与处理的实时性。
本文对基于DSP的数据预处理和基于局域网的数据传输进行了硬件设计，同时对基于局域网的数据传输进行了部分软件设计。
Transformer is one of the most in common use equipments in electric power industry. The condition of its operating will directly effect the safe stabilization run-time of the electric power section. For the sake of on time useful control what power transformer of operate condition, it is very necessary that transformer progress is on-line to monitor.
The characteristics and shortcomings of the existing testing instruments are analyzed, and a new instrument based on DSP technology and LAN is designed. Though the data carrier stores chained by dual-port static ram, ADC store data to dual-port ram and DSP take off the data from dual-port ram separately, and DSP pretreatment the data, if distrustful data is found, then ship off the data to background computer throughout LAN, who treat this distrustful data ulteriorly. We use network interface card RSL8019AS of NE2000 controlled by SCM, the interface of SCM and DSP is HPI. This design ensures the real-time of the data acquisition and processing, by and large. This test gives the hardware design of data preprocessing based on DSP and data transmission based on LAN, at the same time some software' s program of data transmission based on LAN is given.
本文分析了目前所用的设备的特点和不足，介绍了DSP技术的特点及局域网传输数据的特点，提出了基于DSP技术和局域网的变压器局部放电在线监测的新方案。通过双口RAM组成的数据链路存储器，ADC和DSP分别轮流往双口RAM中存储数据和取出数据，DSP把取出的数据进行预处理，如果发现可疑数据，通过局域网把这些可疑数据送往后台工控机，由后台工控机做进一步的处理。由单片机控制网卡控制芯片RTL8019AS从而和局域网相连，单片机和DSP通过主机接口(HPI)直接接口。该设计基本上保证了数据采集与处理的实时性。
本文对基于DSP的数据预处理和基于局域网的数据传输进行了硬件设计，同时对基于局域网的数据传输进行了部分软件设计。
Transformer is one of the most in common use equipments in electric power industry. The condition of its operating will directly effect the safe stabilization run-time of the electric power section. For the sake of on time useful control what power transformer of operate condition, it is very necessary that transformer progress is on-line to monitor.
The characteristics and shortcomings of the existing testing instruments are analyzed, and a new instrument based on DSP technology and LAN is designed. Though the data carrier stores chained by dual-port static ram, ADC store data to dual-port ram and DSP take off the data from dual-port ram separately, and DSP pretreatment the data, if distrustful data is found, then ship off the data to background computer throughout LAN, who treat this distrustful data ulteriorly. We use network interface card RSL8019AS of NE2000 controlled by SCM, the interface of SCM and DSP is HPI. This design ensures the real-time of the data acquisition and processing, by and large. This test gives the hardware design of data preprocessing based on DSP and data transmission based on LAN, at the same time some software' s program of data transmission based on LAN is given.
引文
[1] 戴明桢等。TMS320C54X DSP结构、原理及应用．北京：北京航空航天大学出版社，2001．
[2] 郑红，吴冠。TMS320C54xDSP应用系统设计：北京航空航天大学出版社．2001
[3] 张伟雄等。DSP芯片的原理与开发应用．北京：电子工业出版社，2000
[4] 王念旭等。DSP基础与应用系统设计：北京航空航天大学出版社，2000
[5] 周立行等．变压器局部放电在线监测中软件抗干扰技术．华北电力技术，第4期，2000，4
[6] 邓本再等．利用光纤发送接收器实现远距离高速数据采集．电子技术应用，2001第12期
[7] 高宁等．变压器局部放电在线监测中的现场干扰分析．高电压技术，第26卷，第2期，2000，4
[8] 王晓芙等．电力设备局部放电测量中抗干扰研究的现状和展望．电网技术，第24卷，第6期，2000，6
[9] 王立新等．高压变压器局部放电在线检测系统信号预处理方法研究．变压器第35卷，第1期，1998，1
[10] 徐淑珍，秦松林，朱子述，等．变压器局部放电在线监测中实用抗干扰技术[J] 。电力系统自动化，2000，24(11)：49—51．
[11] 孙才新，罗兵．变压器局部放电源的电—声和声—声定位法及其评判的研究．电工技术学报，1997(5)
[12] 才新等．变压器局部放电在线监测中抗电磁干扰的定向耦合差动平衡法的研究。 中国电机工程学报，第18卷，第5期，1998，9
[13] 雷利娟．AD9223模数转换器在FSK信号传输中的应用．国外电子元器件，第6期，2003，6
[14] 施卫昌，石元会，吴文韬．AT89C52单片机在地破压力监测仪中的应用，石油工业计算机应用，2003，2(11)：28—30
[15] 徐桂芝，张慧芬，桑在中．超高速模数转换器AD9224及其应用。国外电子元器件，第4期，2002，4
[16] 叶明，顾利民．利用双端口RAM实现两CPU间的数据交换微型机与应用，第7期，1996
[17] 刘书明，罗军辉．双口RAM在DSP处理系统中的应用。国外电子元器件，第11期，2002，11
[18] 胡少鹏，李鸿．基于HPI的主从式高速数据采集处理系统。广东自动化与信息工程，第1期，2003，1
[19] 孙永前．增强型主机接口(HPI)的原理及应用。电子产品世界，2002
[20] 刘静．某雷达A/D转换器AD9220及其应用。火控雷达技术，2003，3(32)：26—28
[21] 赵峰．高性能双口RAM及其应用。现代电子技术，第1期，1997，1
[22] 朱滋浩．电力变压器局部放电信号采集系统设计．数据采集与处理，1996，11 (4)：304—307．
[23] 邓本在，谢玉梅，周立行．电力变压器局放高速数据同步采集与传输系统研制．长沙电力学院学报(自然科学版)，2001，16(4)：38—41
[24] 高辉．基于以太网的大批量实时数据采集系统[J]．微机发展，2001，11(6)：26
[25] 刘国福，张屺，廖魏．DSP与以太网卡的接口技术研究[J]．电子技术应用，2001，27(1)：59
[26] 邓龙军，梁志坤等。单片机在以太网卡通讯中的应用。广州工业大学学报
[27] 徐桂芝，费飞，张慧芬等。一种12位双通道高速数据采集处理系统。电子技术应用，2002，5
[28] 徐毅，彭可，陈际达。用8位单片机实现串口-以太网转换器．电气&智能建筑，2002，9
[29] 刘国福，张屺，王光明。基于DSP的10Mbit共享以太网络设计．电子技术，2001，7
[30] 刘波，淳静。基于DSP的网络通信程序设计。单片机与嵌入式系统应用 2002．11
[31] 徐淑珍，秦松林，朱子述，等．变压器局部放电在线监测中实用抗干扰技术[J] 。电力系统自动化，2000，24(11)：49—51．
[32] 袁学文，庞辉，肖文华。以太网控制器RTL8019AS的工作原理及应用。电子质量，2003，5
[33] 曹宇，魏丰，胡士毅。用51单片机控制RTL8019AS实现以太网通讯。电子技术应用，2003，1
[34] N. H Ahmed and N. N. Srinivas Detroit Edison Company Detroit, On-Line Partial Discharge Detection in Transformer[M]. Conference Record of the 1998 IEEE International Symposium, 1998 6 (7) :39-42
[35] TMS320C54X Code Composer Studio Tutorial. Texas Instruments, 1999
[36] TMS320C54X DSP Reference Set Volume 1: CPU and Peripherals. Texas Instruments, 2000
[37] TMS320C54X DSP Reference Set Volume 2: Mnemonic Instruction Set. Texas Instruments, 1999
[38] TMS320C54X Optimizing C Compiler User's Guide. TexasInstruments, 1997
[39] TMS320C54X Assembly Language Tools User's Guide. TexaInstruments, 1997
[40] TMS320VC5410 Fixed-Point Digital Signal Processor Data Manual. Texas Instruments, 2000
[41] RTLSO19AS Realtek Full-Duplex Ethernet Controller with Plug and Play Function(Real PNP), Realtek公司文档, 2001
[42] IDT7024S/L High-Speed 4K x 16 Dual-Port Static RAM Data Sheet IDT CORPORATE, 200, 4
[43] Complete 12-Bit 1. 5/3. 0/10. 0 MSPS Monolithic A/D Converters AD9221/AD9223/AD9220 Data Sheet Analog Devices, 1999
[2] 郑红，吴冠。TMS320C54xDSP应用系统设计：北京航空航天大学出版社．2001
[3] 张伟雄等。DSP芯片的原理与开发应用．北京：电子工业出版社，2000
[4] 王念旭等。DSP基础与应用系统设计：北京航空航天大学出版社，2000
[5] 周立行等．变压器局部放电在线监测中软件抗干扰技术．华北电力技术，第4期，2000，4
[6] 邓本再等．利用光纤发送接收器实现远距离高速数据采集．电子技术应用，2001第12期
[7] 高宁等．变压器局部放电在线监测中的现场干扰分析．高电压技术，第26卷，第2期，2000，4
[8] 王晓芙等．电力设备局部放电测量中抗干扰研究的现状和展望．电网技术，第24卷，第6期，2000，6
[9] 王立新等．高压变压器局部放电在线检测系统信号预处理方法研究．变压器第35卷，第1期，1998，1
[10] 徐淑珍，秦松林，朱子述，等．变压器局部放电在线监测中实用抗干扰技术[J] 。电力系统自动化，2000，24(11)：49—51．
[11] 孙才新，罗兵．变压器局部放电源的电—声和声—声定位法及其评判的研究．电工技术学报，1997(5)
[12] 才新等．变压器局部放电在线监测中抗电磁干扰的定向耦合差动平衡法的研究。 中国电机工程学报，第18卷，第5期，1998，9
[13] 雷利娟．AD9223模数转换器在FSK信号传输中的应用．国外电子元器件，第6期，2003，6
[14] 施卫昌，石元会，吴文韬．AT89C52单片机在地破压力监测仪中的应用，石油工业计算机应用，2003，2(11)：28—30
[15] 徐桂芝，张慧芬，桑在中．超高速模数转换器AD9224及其应用。国外电子元器件，第4期，2002，4
[16] 叶明，顾利民．利用双端口RAM实现两CPU间的数据交换微型机与应用，第7期，1996
[17] 刘书明，罗军辉．双口RAM在DSP处理系统中的应用。国外电子元器件，第11期，2002，11
[18] 胡少鹏，李鸿．基于HPI的主从式高速数据采集处理系统。广东自动化与信息工程，第1期，2003，1
[19] 孙永前．增强型主机接口(HPI)的原理及应用。电子产品世界，2002
[20] 刘静．某雷达A/D转换器AD9220及其应用。火控雷达技术，2003，3(32)：26—28
[21] 赵峰．高性能双口RAM及其应用。现代电子技术，第1期，1997，1
[22] 朱滋浩．电力变压器局部放电信号采集系统设计．数据采集与处理，1996，11 (4)：304—307．
[23] 邓本在，谢玉梅，周立行．电力变压器局放高速数据同步采集与传输系统研制．长沙电力学院学报(自然科学版)，2001，16(4)：38—41
[24] 高辉．基于以太网的大批量实时数据采集系统[J]．微机发展，2001，11(6)：26
[25] 刘国福，张屺，廖魏．DSP与以太网卡的接口技术研究[J]．电子技术应用，2001，27(1)：59
[26] 邓龙军，梁志坤等。单片机在以太网卡通讯中的应用。广州工业大学学报
[27] 徐桂芝，费飞，张慧芬等。一种12位双通道高速数据采集处理系统。电子技术应用，2002，5
[28] 徐毅，彭可，陈际达。用8位单片机实现串口-以太网转换器．电气&智能建筑，2002，9
[29] 刘国福，张屺，王光明。基于DSP的10Mbit共享以太网络设计．电子技术，2001，7
[30] 刘波，淳静。基于DSP的网络通信程序设计。单片机与嵌入式系统应用 2002．11
[31] 徐淑珍，秦松林，朱子述，等．变压器局部放电在线监测中实用抗干扰技术[J] 。电力系统自动化，2000，24(11)：49—51．
[32] 袁学文，庞辉，肖文华。以太网控制器RTL8019AS的工作原理及应用。电子质量，2003，5
[33] 曹宇，魏丰，胡士毅。用51单片机控制RTL8019AS实现以太网通讯。电子技术应用，2003，1
[34] N. H Ahmed and N. N. Srinivas Detroit Edison Company Detroit, On-Line Partial Discharge Detection in Transformer[M]. Conference Record of the 1998 IEEE International Symposium, 1998 6 (7) :39-42
[35] TMS320C54X Code Composer Studio Tutorial. Texas Instruments, 1999
[36] TMS320C54X DSP Reference Set Volume 1: CPU and Peripherals. Texas Instruments, 2000
[37] TMS320C54X DSP Reference Set Volume 2: Mnemonic Instruction Set. Texas Instruments, 1999
[38] TMS320C54X Optimizing C Compiler User's Guide. TexasInstruments, 1997
[39] TMS320C54X Assembly Language Tools User's Guide. TexaInstruments, 1997
[40] TMS320VC5410 Fixed-Point Digital Signal Processor Data Manual. Texas Instruments, 2000
[41] RTLSO19AS Realtek Full-Duplex Ethernet Controller with Plug and Play Function(Real PNP), Realtek公司文档, 2001
[42] IDT7024S/L High-Speed 4K x 16 Dual-Port Static RAM Data Sheet IDT CORPORATE, 200, 4
[43] Complete 12-Bit 1. 5/3. 0/10. 0 MSPS Monolithic A/D Converters AD9221/AD9223/AD9220 Data Sheet Analog Devices, 1999