基于DSP的多功能信息采集與智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大幅度增長(zhǎng)，我國(guó)社會(huì)的發(fā)展對(duì)電能的需求越來(lái)越大，對(duì)用電質(zhì)量的要求也不斷提高。電力市場(chǎng)化的不斷完善，對(duì)電能質(zhì)量的規(guī)范化提出了高的要求，使得供電質(zhì)量也成了電力市場(chǎng)的一個(gè)重要因素，引起了廣泛的重視。所以對(duì)電網(wǎng)電能信息采集與監(jiān)控的智能系統(tǒng)的研究具有很大的實(shí)際意義。本課題研究的多功能信息采集與智能監(jiān)控系統(tǒng)，以TI公司先進(jìn)的32位DSP處理器TMS320F2812為核心，輔以微控制器PIC18F458構(gòu)成。系統(tǒng)可以對(duì)電網(wǎng)三相電

2、壓和三相電流信號(hào)同時(shí)進(jìn)行信息采集，實(shí)時(shí)完成諧波分析，以及基本電能質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)的計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果做出預(yù)警判斷。通過(guò)系統(tǒng)提供的人機(jī)接口，客戶不僅能獲得所需的電能質(zhì)量信息，還能夠?qū)ο到y(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，甚至命令系統(tǒng)通過(guò)擴(kuò)展的以太網(wǎng)接口，把電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)端的上位機(jī)進(jìn)行處理。本文完成的工作主要分兩部分：一部分是系統(tǒng)硬件組成的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；另一部分是基于系統(tǒng)硬件的軟件模塊化設(shè)計(jì)與具體實(shí)現(xiàn)，及改進(jìn)算法的實(shí)現(xiàn)。TMS320F2812為硬件系統(tǒng)的核心，它

3、負(fù)責(zé)控制前端的檢測(cè)和采樣電路實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同步采樣算法，對(duì)大量采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，檢測(cè)外部的鍵盤(pán)輸入，以及與輔助微控制器PIC18F458和以太網(wǎng)的通信；微控制器PIC18F458為系統(tǒng)的輔助控制芯片，專(zhuān)門(mén)用來(lái)驅(qū)動(dòng)LCD的顯示，以減輕DSP的負(fù)擔(dān)。在系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上，軟件部分主要實(shí)現(xiàn)的功能有：ADC的在線校準(zhǔn)、準(zhǔn)同步采樣算法的軟硬件實(shí)現(xiàn)、FFT算法的實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)、RFFT(Real FFT)算法的實(shí)現(xiàn)、32位除法的高效實(shí)現(xiàn)以及快速平方根倒數(shù)算法

4、的應(yīng)用。其中FFT算法部分全部用高效的匯編代碼實(shí)現(xiàn)，并做了以下三個(gè)改進(jìn)：旋轉(zhuǎn)因子序列的預(yù)存儲(chǔ)、利用TMS320F2812的位碼倒序?qū)ぶ饭δ軐?shí)現(xiàn)位碼倒序排列算法和前2階蝶形計(jì)算的打包算法，使得FFT在DSP上的執(zhí)行效率提高了至少10%。進(jìn)一步把N點(diǎn)的實(shí)數(shù)電網(wǎng)信號(hào)樣本分成奇偶序列，再拼成N/2點(diǎn)的復(fù)數(shù)信號(hào)序列進(jìn)行FFT計(jì)算，最后利用N/2點(diǎn)序列的計(jì)算結(jié)果按一定規(guī)律生成N點(diǎn)的實(shí)數(shù)信號(hào)的FFT計(jì)算結(jié)果，這個(gè)算法就是本文實(shí)現(xiàn)的RFFT(Real