基于DSP技术的电能质量监测装置的研制
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摘要
本文通过分析国内外电能质量监测装置的发展现状，针对我国当前电力部门
的需求和工程实际问题，研制了一种基于DSP技术的新型电能质量监测装置。
论文首先介绍了DSP技术在电力系统中的应用。简要分析了采用单片微机作
前沿控制机所带来的问题，并提出了以高性能工业控制芯片AM188ES为主CPU，
以数字信号处理器芯片TMS320F206为从CPU，集测量、控制、通信等功能于一
体的监测装置设计方案。
本文设计了基于DSP技术的高速、高精度数据获取及处理系统，利用多通道
采样保持和时分转换电路实现数据的同步采集，主、从板间通过双口RAM进行信
息交换。并且针对电力系统中数据采集和处理的实际特点，应用DSP处理器实现
对各类数据的测量和处理，并给出了相应的算法实现。
本装置能对电能质量的各项指标提供全面、准确的测量记录数据，并实时显示
波形与频谱。
By analyzing the situations of the electric energy monitoring equipments home and
abroad, aiming at the demand of power department and the practical applications. A new
surveillance device based on DSP(Digital Signal Processing) thchnology is developed.
The application of DSP in the electric power systems is introduced first in this paper.
The author briefly analyzes some problems caused by using single chip microprocessor
as front porch control, and proposes the hardware and software structure which uses
industrial level micro-controller AM1 88ES as master CPU, TMS320F206 as slave CPU,
and can perform measurement, control and communication.
A high-speed and high-precision distributed data acquisition and processing system
is designed based on DSP. The synchronous data sampling of the supervising system is
realized by multi-channel collection retaining and A/D transformation circuit. Data
between the master and slave boards can be transferred by dual-port RAM. According to
the special characters of the electric power system, the algorithm implementation of digital signal processor is presented.
The equipment can provide comprehensive and accurate recording data for quality study of electric energy. Besides, it displays real time curve and frequency spectrum.
的需求和工程实际问题，研制了一种基于DSP技术的新型电能质量监测装置。
论文首先介绍了DSP技术在电力系统中的应用。简要分析了采用单片微机作
前沿控制机所带来的问题，并提出了以高性能工业控制芯片AM188ES为主CPU，
以数字信号处理器芯片TMS320F206为从CPU，集测量、控制、通信等功能于一
体的监测装置设计方案。
本文设计了基于DSP技术的高速、高精度数据获取及处理系统，利用多通道
采样保持和时分转换电路实现数据的同步采集，主、从板间通过双口RAM进行信
息交换。并且针对电力系统中数据采集和处理的实际特点，应用DSP处理器实现
对各类数据的测量和处理，并给出了相应的算法实现。
本装置能对电能质量的各项指标提供全面、准确的测量记录数据，并实时显示
波形与频谱。
By analyzing the situations of the electric energy monitoring equipments home and
abroad, aiming at the demand of power department and the practical applications. A new
surveillance device based on DSP(Digital Signal Processing) thchnology is developed.
The application of DSP in the electric power systems is introduced first in this paper.
The author briefly analyzes some problems caused by using single chip microprocessor
as front porch control, and proposes the hardware and software structure which uses
industrial level micro-controller AM1 88ES as master CPU, TMS320F206 as slave CPU,
and can perform measurement, control and communication.
A high-speed and high-precision distributed data acquisition and processing system
is designed based on DSP. The synchronous data sampling of the supervising system is
realized by multi-channel collection retaining and A/D transformation circuit. Data
between the master and slave boards can be transferred by dual-port RAM. According to
the special characters of the electric power system, the algorithm implementation of digital signal processor is presented.
The equipment can provide comprehensive and accurate recording data for quality study of electric energy. Besides, it displays real time curve and frequency spectrum.
引文
[1]林海雪．论电能质量标准．电力系统自动化，1997．30(3)
[2]唐统一，赵伟．电测与仪表技术的回顾与展望．电测与仪表，Vol．37 No．409 Jan．2000
[3]谢小容 韩英铎．电力系统频率测量．电力系统自动化，1999．3
[4]林海雪．电力系统的三相不平衡．中国电力出版社．1998．5
[5]颜庆津，数值分析．北京航空航天大学出版社，1991．11
[6]张善杰 唐汉等．实用计算方法．南京大学出版社，1998．4
[7]潘祖善等．滤波技术．上海交通大学出版社．1997．5
[8]于尔铿 刘广一．配电系统自动化及其发展．中国电力出版社，1998．1
[9]周永成．分布式微机电力参数监测系统．电力系统自动化，1997，21(4)
[10]潘贞存，等．分散式配电监控保护器．电力系统自动化，1997，21(10)
[11]曾义方 张彦仲．信号处理单片机及应用．航空工业出版社，1996
[12]程佩青．数字信号处理教程．清华大学出版社．1997．9
[13]肖湘宁 徐永海．电力系统谐波及其综合治理．电力系统自动化，1998，31(4)
[14]潘贞存，等．含有谐波的交流电气信号的测量与计算．电力系统自动化，1997，21(10)
[15]杨桦 任震．基与小波变换检测谐波的新方法．电力系统自动化，1997，21．(10)
[16]林海雪．国际电工委员会谐波标准简介．电力系统自动化，1997，31(10)
[17]王建赜，等．基于小波变换的时变谐波检测．电力系统自动化，1998，22(7)
[18]余泊，等．DSP在振动信号采集与分析中的应用．测控技术，1998，17(5)
[19]闵勇，等．自适用调整采样率的相量在线测量算法研究．电力系统自动化，1998，22(10)
[20]李庚银，等．快速傅立叶变换的两种改进算法．电力系统自动化，1997，21(12)
[21]孟昭勇，等．一种高性能电力监控仪．电力系统自动化，1998，22(1)
[22]黄福祥 唐涛．高精度微机交流采样技术及其应用．电力系统自动化，1997，21(2)
[23]贺为人．全电子多功能电能表几个要点的设计．电测与仪表，1996．9
[24]罗安．电力参数新型微机测试仪表的研制．电测与仪表，1997．10
[25]张洪武，等．几种无功功率测量方法的分析．电测与仪表，1997，10
[26]钱伟，等．电力系统中非正弦波功率体系的研究．电力系统自动化，1996，20(1)
[27]卢涛．交流瞬时采样的频率跟踪．电测与仪表，1997．3
[28]陈警众．配电自动化的功能和数据．供用电，1996．8
[29]张雄伟．DSP芯片的原理与开发指南．电子工业出版社，1997．7
[30]中华人民共和国电力行业标准—多功能电能表．中华人民共和国电力工业部，1997．5
[31]邱公伟 赵祥元 巫淑萍．实时控制与智能仪表多微机系统的通信技术．清华大学出版社，1996．7
[32]马维新．电力系统电压．中国电力出版社．1998．4
[33]蔡芬．电力系统频率．中国电力出版社．1998．5
[34]孙树勤．电压波动与闪变．中国电力出版社．1996．12
[35]唐统一．近代电磁测量．1991．10
[36]王明俊 于尔铿 刘广一．配电系统自动化及其发展．中国电力出版社．1998．1
[37]杨期余．配电网络．中国电力出版社．1998．11
[38]沙占友．新编实用数字化测量技术．国防工业出版社．1998．1 TM932
[39]韩峰．测试技术基础．机械工业出版．1997．8
[40]王树勋．数字信号处理基础及实验．机械工业出版．1992．9
[41]李玉柏 管庆等．DSP与实时数字信号处理．电子科技大学出版社，1995
[42]俞宁 殷仁菊．电网谐波测量中的数字抗混叠滤波方法．仪表技术，1999．4
[43]雷霖．微机自动检测．电子科技大学出版社．1998．1
[44]Texas Instruments. TMS320C2XX User's Guide. 1997
[45]Ron G. Coney, Eskom. Quality of Power Supply Improves with Technology.Transmission & Distribution. Vol. 49 No. 3:44—47
[46]Michael Eby, Technology Attacks Power Quality Problems. Transmission & Distribution. Vol. 48 No. 12:24—31
[47]G.T. Heydt, E. Gunther. Post-Measurement Processing of Electric Power Quality Data. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 11, No. 4,October 1996:1853—1859
[48]Surga Santoso, Peter Hofmann. Power Quality Assessment via Wavelet Transform Analysis. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 11, No. 2, Apr 1996:924—930
[49]Leszek S. Czarnecki. Power related phenomena in three-phase Unbalance systems.IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 10, No. 3, July 1995:1168—1176
[50]Loredana Cristaldi, Alessandro Ferero. A Method and Related Digital Instrument for the Measurement of the Electric Power Quality. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 10, No. 3, July 1995:1183—1189
[51]P Moore, D Carranza, A Johns. Model System Tests on a New Numeric Method of Power System Frequency Measurement. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol.11, No. 2, Api1996:696—701
[52]Moore P, Carranza D, Johns A. Model System Frequency of New Numeric Method of Power System Frequency Measurement. IEEE Transactions on Power Delivery, 1996,11(4);696—701
[53]Santoso S. Power Quality Assessment via Wavelet Transform Analysis. IEEE Trans on Power Delivery, 1996,11(2)
[2]唐统一，赵伟．电测与仪表技术的回顾与展望．电测与仪表，Vol．37 No．409 Jan．2000
[3]谢小容 韩英铎．电力系统频率测量．电力系统自动化，1999．3
[4]林海雪．电力系统的三相不平衡．中国电力出版社．1998．5
[5]颜庆津，数值分析．北京航空航天大学出版社，1991．11
[6]张善杰 唐汉等．实用计算方法．南京大学出版社，1998．4
[7]潘祖善等．滤波技术．上海交通大学出版社．1997．5
[8]于尔铿 刘广一．配电系统自动化及其发展．中国电力出版社，1998．1
[9]周永成．分布式微机电力参数监测系统．电力系统自动化，1997，21(4)
[10]潘贞存，等．分散式配电监控保护器．电力系统自动化，1997，21(10)
[11]曾义方 张彦仲．信号处理单片机及应用．航空工业出版社，1996
[12]程佩青．数字信号处理教程．清华大学出版社．1997．9
[13]肖湘宁 徐永海．电力系统谐波及其综合治理．电力系统自动化，1998，31(4)
[14]潘贞存，等．含有谐波的交流电气信号的测量与计算．电力系统自动化，1997，21(10)
[15]杨桦 任震．基与小波变换检测谐波的新方法．电力系统自动化，1997，21．(10)
[16]林海雪．国际电工委员会谐波标准简介．电力系统自动化，1997，31(10)
[17]王建赜，等．基于小波变换的时变谐波检测．电力系统自动化，1998，22(7)
[18]余泊，等．DSP在振动信号采集与分析中的应用．测控技术，1998，17(5)
[19]闵勇，等．自适用调整采样率的相量在线测量算法研究．电力系统自动化，1998，22(10)
[20]李庚银，等．快速傅立叶变换的两种改进算法．电力系统自动化，1997，21(12)
[21]孟昭勇，等．一种高性能电力监控仪．电力系统自动化，1998，22(1)
[22]黄福祥 唐涛．高精度微机交流采样技术及其应用．电力系统自动化，1997，21(2)
[23]贺为人．全电子多功能电能表几个要点的设计．电测与仪表，1996．9
[24]罗安．电力参数新型微机测试仪表的研制．电测与仪表，1997．10
[25]张洪武，等．几种无功功率测量方法的分析．电测与仪表，1997，10
[26]钱伟，等．电力系统中非正弦波功率体系的研究．电力系统自动化，1996，20(1)
[27]卢涛．交流瞬时采样的频率跟踪．电测与仪表，1997．3
[28]陈警众．配电自动化的功能和数据．供用电，1996．8
[29]张雄伟．DSP芯片的原理与开发指南．电子工业出版社，1997．7
[30]中华人民共和国电力行业标准—多功能电能表．中华人民共和国电力工业部，1997．5
[31]邱公伟 赵祥元 巫淑萍．实时控制与智能仪表多微机系统的通信技术．清华大学出版社，1996．7
[32]马维新．电力系统电压．中国电力出版社．1998．4
[33]蔡芬．电力系统频率．中国电力出版社．1998．5
[34]孙树勤．电压波动与闪变．中国电力出版社．1996．12
[35]唐统一．近代电磁测量．1991．10
[36]王明俊 于尔铿 刘广一．配电系统自动化及其发展．中国电力出版社．1998．1
[37]杨期余．配电网络．中国电力出版社．1998．11
[38]沙占友．新编实用数字化测量技术．国防工业出版社．1998．1 TM932
[39]韩峰．测试技术基础．机械工业出版．1997．8
[40]王树勋．数字信号处理基础及实验．机械工业出版．1992．9
[41]李玉柏 管庆等．DSP与实时数字信号处理．电子科技大学出版社，1995
[42]俞宁 殷仁菊．电网谐波测量中的数字抗混叠滤波方法．仪表技术，1999．4
[43]雷霖．微机自动检测．电子科技大学出版社．1998．1
[44]Texas Instruments. TMS320C2XX User's Guide. 1997
[45]Ron G. Coney, Eskom. Quality of Power Supply Improves with Technology.Transmission & Distribution. Vol. 49 No. 3:44—47
[46]Michael Eby, Technology Attacks Power Quality Problems. Transmission & Distribution. Vol. 48 No. 12:24—31
[47]G.T. Heydt, E. Gunther. Post-Measurement Processing of Electric Power Quality Data. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 11, No. 4,October 1996:1853—1859
[48]Surga Santoso, Peter Hofmann. Power Quality Assessment via Wavelet Transform Analysis. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 11, No. 2, Apr 1996:924—930
[49]Leszek S. Czarnecki. Power related phenomena in three-phase Unbalance systems.IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 10, No. 3, July 1995:1168—1176
[50]Loredana Cristaldi, Alessandro Ferero. A Method and Related Digital Instrument for the Measurement of the Electric Power Quality. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 10, No. 3, July 1995:1183—1189
[51]P Moore, D Carranza, A Johns. Model System Tests on a New Numeric Method of Power System Frequency Measurement. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol.11, No. 2, Api1996:696—701
[52]Moore P, Carranza D, Johns A. Model System Frequency of New Numeric Method of Power System Frequency Measurement. IEEE Transactions on Power Delivery, 1996,11(4);696—701
[53]Santoso S. Power Quality Assessment via Wavelet Transform Analysis. IEEE Trans on Power Delivery, 1996,11(2)