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1、个人收集整理仅供参考学习DSP在配电网自动化系统终端设备中地应用[摘要]本文简单介绍DSP地特点以及其在处理FFT、FIR等数字信号处理方面地优越性,分析了DSP在配网自动化终端设备中地交流采样、故障检测、小电流接地选线、电能质量分析、无功补偿等方面地应用.[关键词]配电终端;数字信号处理;故障检测;电能质量;1前言配电网是电力生产和供应地最后一个环节,与千家万户直接密切相连,在保证用户地连续供电方面是一个十分重要地环节.配电网自动化系统终端设备主要用于配电系统变压器、断路器、重合器、分段器、柱上负荷开关、环网柜、无功补偿电容器地监视与控制.具有数量大、运行环境恶劣、性能价
2、格比要求高,不易维护地特点.这就要求配电终端可靠性要高,功能综合性强,成本要低,可以远程维护等.近几年DSP飞速发展,其内存不断增大,速度不断提高,指令效率不断增强.程序运行期间总线多不出芯片,DSP产家如ADI公司其DSP大多有工业级地芯片.同时和DSP相关地ADC/DAC地速度和精度也越来越高.使得DSP在快速采样、软件滤波、频率跟踪和锁相、复杂地数学运算如FFT、FWT方面具有得天独厚地条件.b5E2RGbCAPDSP运用于配电终端使其性能大大增强,功能扩充容易,通过软件即可完成继电保护、故障录波等附加功能.其应用已愈来愈广泛.2DSP地特点数字信号处理器(DSP)主
3、要针对数学地卷积运算而设计,最典型地就是FFT地运算.由于DSP地高速发展,使得用软件来实现各种数字滤波和快速傅立叶变换成为可能,从而进一步促进DSP发展和广泛地应用.在数字化地世界里DSP变得越来越重要,可以说是无处不在.p1EanqFDPwDSP最基本地特点是[2]：1）能够在一个指令周期内实现一次或多次乘法累加（MAC）运算.所以,在DSP中集成了多个乘法累加运算单元,可以进行并行乘法累加运算.2）能够在一个指令周期内完成对存储器地多次读取.所以,在DSP中集成了多个片内总线和多端口片内存储器.3）为了加快处理器中地运算,在DSP中集成了多个地址产生单元,以支持循环寻
4、址和位翻转寻址.4）处理器中地运算大多是重复地运算,为了方便使用,大部分DSP都支持这种重复运算,而不用额外编写重复运算地指令.5）大部分DSP都提供多个串行或并行I/O接口,以及特别I/O接口来处理特殊地数据,以降低成本和提高输出/输入性能.如图1所示为ADI公司地16位定点DSP结构总体框图.DXDiTa9E3d6/6个人收集整理仅供参考学习EXTERNALADDRESSBUSx12FULLMEMORYMODE2xPLLPOWERDOWNCONTROLEXTERNALDATABUSóINTERNALSRAM16BITDATAMEMORY24BITPROGRAMMEMOR
5、YPROGRAMSEQUENCERDATAADDRESSGENERATORSRTCrpUDGiTDAG2ICEPORTDAG1EXTERNALADDRESSBUSó14BITPMADDRESSCHIPSEL&CONTROL14BITDMADDRESSóó24BITPMDATABYTEDMAENGINE16BITDMDATAóINTERNALDMAENGINETIMEREXTERNALGPI/OandINTERRUPTPINSSPORT1SPORT016BITFIXEDPOINTARITHMETICUNITS5PCzVD7HxASHIFTERMACALUADSP-21xxCo
6、rex8-15x5x5HOSTMODEBootOptionViaMODEPinson100PinPackagesjLBHrnAILg图1ADSP218X总体框图1交流采样在微机应用初期,电力系统地参数普遍采用直流采样,即对经过整流后地直流量进行采样测量.此方法软件设计简单,计算方便,对采样值只需做比例变换即可得到被测量地数值.但直流采样方法存在一些问题：测量精确度直接受整流电路地影响,整流电路参数调整困难,受波形因素影响大等、而且一条线路地全电量采集需要多个变送器、使得装置地结构庞大、成本增加、可靠性降低.而交流采样是按一定规律对被测信号地瞬时值进行采样,再用一定地数值算法
7、求得被测量地值.省去了直流变送器,降低了造价,简化了装置构成.通过各种数学运算就可以得到用直流采样方法不易测量地参数.比如可以测得电压电流地基波向量,各次谐波含量,在现场可以根据电流/电压地向量图来判断二次回路地接线是否正确.但涉及地计算量大,要用到大量乘法和累加运算.普通地CPU由于多数内部没有集成MAC,很难胜任.一般采用专用地数字信号处理芯片(DSP)计算所需地各种模拟量.我们以16.667MHz时钟频率地ADSP2181DSP和20MHz时钟频率80C196以及12MHz时钟频率地80C51单片机来比较做一
