基于DSPs的饋線自動(dòng)化終端單元的研究.pdf

1、隨著電力工業(yè)的迅速增長(zhǎng),電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,人民的生產(chǎn)和生活對(duì)于電力的需求和依賴越來(lái)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(jì)、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(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和對(duì)故障的及時(shí)判別、定位、隔離和恢復(fù),以達(dá)到提高生產(chǎn)效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的.饋線自動(dòng)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(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)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(zhuǎn)換以及與主站的通信.本文主要對(duì)城鄉(xiāng)10KV低壓電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)中FTU進(jìn)行現(xiàn)研究.具體內(nèi)容是進(jìn)行電網(wǎng)信息采集,轉(zhuǎn)換,分析、處理以及算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和部分硬件的設(shè)計(jì).在算法設(shè)計(jì)方面,本文針對(duì)輸入信號(hào)不同的處理階段和應(yīng)用目的,設(shè)計(jì)了不同的算法.電網(wǎng)中的各相電壓、電流信號(hào)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(hào)

3、,在信號(hào)的采樣階段,本文根據(jù)正弦信號(hào)的特殊頻譜特性,提出了"三點(diǎn)采樣法";在信號(hào)被采樣后,為了消除由于采樣引起的噪聲,設(shè)計(jì)了數(shù)字濾波環(huán)節(jié),同時(shí)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn);在信號(hào)的分析和轉(zhuǎn)換階段,本論文設(shè)計(jì)了基于FFT的全周傅立葉算法(以下簡(jiǎn)稱FFT算法),并以此代替?zhèn)鹘y(tǒng)的全周傅立葉算法,并詳細(xì)闡述了相關(guān)的理論基礎(chǔ)和公式推導(dǎo),從而提高整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算效率,縮短了處理時(shí)間;同時(shí)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(hù)算法和正常監(jiān)控算法.在硬件實(shí)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(cè)量而帶來(lái)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(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力;采用兩片CPLD芯片用來(lái)調(diào)理信號(hào),簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì);采用測(cè)頻電路,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)頻率的實(shí)時(shí)監(jiān)控,從而實(shí)時(shí)的改變采樣時(shí)間間隔,使得整個(gè)采樣過(guò)程總是滿足正弦信號(hào)的采樣原則,最大限度的減少