智能型电力参数测试仪的研究与设计

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1、摘要电力参数的准确、快速测量对于实现电网调度自动化、保证电网安全与经济运行具有十分重要的意义。电网中非线性设备的使用同益增多，所产生的高次谐波电流大量注入电力线路中，使得电网电压、电流波形发生畸变，同时电网频率并不是固定不变的，而是在50Hz附近波动。目前应用于电力系统的传统测量仪表局限于工频测量范围，已逐渐不能满足系统性能的要求。近几年来随着半导体技术的飞速发展，新技术、新产品不断问世，使丌发新型多功能电力参数测试仪成为可能。本课题的研究工作就是在此背景下展开的。本设计将得到日益广泛应用的数字信号处理芯片与精确的

2、傅立叶变换运算这两种先进的软硬件技术有效地结合起来，设计了一种基于谐波分析的多功能电力参数测试仪。论文首先对本次设计所依据的智能仪器、DSP技术以及高次谐波影响下的电压、电流有效值及其他电参数测量原理进行了理论阐述．然后着重从硬件、软件两个部分论述了整个仪表系统的设计与实现。硬件部分延用传统的主从式系统硬件设计，以89c51为主机控制核心，TMS320F206为从机核心，采用双口RAM芯片解决主CPU与DSP之间的数据传输问题，配以适当的外围接口电路来完成各项功能。主要包括数据采集单元、数据处理单元(DSP单元)、

3、主机控制单元(MCU单元)和人机接口单元等。这样就可以充分发挥DSP芯片的数字信号处理优势和McU的控制功能。软件部分进行了相关的软件算法设计，实现了谐波分析基础上的电力参数测量。系统采用128点的离散采样，由DSP进行基2．FFT运算。在FFT之前设置TFIR数字滤波环节，与模拟低通滤波的硬件相结合，有效地减少干扰，提高了测量的精度。论文最后对本设计进行了总结和进～步的展望。这类新型的多功能电力参数测试仪表实时性好，测量精度高，必将得到广泛的应用。关键词：数字信号处理，交流采样，傅立叶变换，谐波AbstractT

4、hewidelyapplicationsofnonlinearinstrumentshaveproducedmanyhighorderharmonics，theyareflowingintothepowernetworkandgreatlyinfluencethequalityofelectricpower．Andthefrequencyisn’tconstantbutchangedaround50Hz．Theconventionalinstruments，whichmeasureonlybasedonthe50H

5、z，couldn’tmeettherequestoftheelectricpowersystem．TheresearchofthisthesisiscarryingOUtunderthatbackground．Inthispaper,sometheoriesaboutintelligentinstrument，DSP(DigitalSignalProcessing)technologyandthemethodofmeasuretheelectricpowerundertheinfluencesofharmonics

6、isfirstofalldescribed．Andthenitfocusesondiscussingthedesignanddevelopmentofhardwareandsoftware．Inaspectofhardware，thesystemusedPS(PrincipalandSub—ordinate)multiprocessorarchitecture．ThemasterCPU89c51isusedasthecenterofcontrolandmanagement，theslaveCPUTMS320F240

7、isusedasthecorepartofdataprocessing，dualportRAMtransferdatabetweentwopiecesofCPU．Someinterfacecircuitsarealsousedtorealizeotherfunctions．力】esystemisconsistingofDataSamplingUnit，DataProcessingUnit，MasterControllingUnitandHuman-machineInterfaceUnit．Theprogramisa

8、lsodesignedaccordingtothetimctionmodule．Thesamplingisrunning128timeseverycycle，andthecomputingalgorithmofradix一2FFTisbasedonDSRThedisturbancesaregreatlydecreasedfortheapplicationof