基于DSPs的饋線自動化終端單元的研究.pdf

1、隨著電力工業(yè)的迅速增長,電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大,人民的生產(chǎn)和生活對于電力的需求和依賴越來越大.一方面,人們要求電力部門能夠提供不僅是足夠的,而且是安全、經(jīng)濟、可靠和高質(zhì)量的電力;另一方面,供電部門希望能以最少的人力和物力投入,最大限度地實現(xiàn)對配電網(wǎng)運行的實時監(jiān)控和對故障的及時判別、定位、隔離和恢復,以達到提高生產(chǎn)效率,降低勞動強度的目的.饋線自動化系統(tǒng)(FAS-—Feeder Automation System)就是為了這一目的而提出的.饋線

2、自動化現(xiàn)場終端裝置(FTU--Feeder Terminal Unit)是FAS的核心單元,其主要功能就是信息采集、處理和轉換以及與主站的通信.本文主要對城鄉(xiāng)10KV低壓電網(wǎng)饋線自動化系統(tǒng)中FTU進行現(xiàn)研究.具體內(nèi)容是進行電網(wǎng)信息采集,轉換,分析、處理以及算法設計實現(xiàn)和部分硬件的設計.在算法設計方面,本文針對輸入信號不同的處理階段和應用目的,設計了不同的算法.電網(wǎng)中的各相電壓、電流信號均為由不同幅度和相角的正弦波相互疊加而形成的周期信號

3、,在信號的采樣階段,本文根據(jù)正弦信號的特殊頻譜特性,提出了"三點采樣法";在信號被采樣后,為了消除由于采樣引起的噪聲,設計了數(shù)字濾波環(huán)節(jié),同時設計了"快速分段卷積法",用以完成數(shù)字濾波環(huán)節(jié)的快速實現(xiàn);在信號的分析和轉換階段,本論文設計了基于FFT的全周傅立葉算法(以下簡稱FFT算法),并以此代替?zhèn)鹘y(tǒng)的全周傅立葉算法,并詳細闡述了相關的理論基礎和公式推導,從而提高整個系統(tǒng)的計算效率,縮短了處理時間;同時本論文根據(jù)算法執(zhí)行最優(yōu)原則,分別采用

4、半周傅立葉算法和FFT算法作為故障保護算法和正常監(jiān)控算法.在硬件實現(xiàn)方面采用具有同步采樣功能的MAX125A/D芯片,這樣可以消除各相電壓和電流由于非同步測量而帶來的相位差,以提高采樣精度;采用高性能的DSP芯片作為核心芯片,提高了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力;采用兩片CPLD芯片用來調(diào)理信號,簡化了硬件電路的設計;采用測頻電路,實現(xiàn)了對電網(wǎng)頻率的實時監(jiān)控,從而實時的改變采樣時間間隔,使得整個采樣過程總是滿足正弦信號的采樣原則,最大限度的減少