基于DSP及AD7656的电能质量在线监测终端的设计
基于DSP的电能质量监测系统设计
基于DSP的电能质量监测系统设计孙攀;张广明【摘要】Various data indexes for describing the quality of electric power energy are expounded comprehensively, and the currently executed national standard is given. DSP-based monitoring system for the quality of electric power energy has been designed for monitoring and analyzing each item of the indexes of power energy. The circuitry of the hardware is introduced in detail, and the software design procedures and data processing algorithm are presented. The practical application shows that the system is well suitable for the demand of quality monitoring of power energy in electric power system.%系统阐述了电能质量的各个数据指标,并明确给出了现行的国家执行标准.为了对低压电网中的各项电能指标进行监控,设计了一种基于DSP的电能质量监测系统.详细介绍了整个系统的硬件电路,并且给出了软件设计流程以及数据处理算法.实际应用表明,该系统很好地满足了电力系统对电能质量监测的要求.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】5页(P82-86)【关键词】电能质量;DSP;隔离变换;A/D转换;锁相环(PLL);FFT算法【作者】孙攀;张广明【作者单位】南京工业大学自动化与电气工程学院,江苏南京211800;南京工业大学自动化与电气工程学院,江苏南京211800【正文语种】中文【中图分类】TN933+.40 引言当今社会，电能已经成为了人类赖以生存的能源之一。
基于ARM和DSP技术的电能质量监测系统的研究与设计的开题报告
基于ARM和DSP技术的电能质量监测系统的研究与设计的开题报告一、选题背景随着电力系统的不断发展和电力质量问题的不断突出，电能质量监测系统已经成为了电力系统中不可或缺的组成部分。
其目标是对电力系统在正常运行过程中出现的各种电能质量问题进行监测和诊断，并提供有效的解决方案。
目前，电能质量监测系统的技术已经得到了较大的发展。
其中，基于ARM和DSP技术的电能质量监测系统具有功能强大、效率高、可靠性高等优点，已经成为电能质量监测系统研究的热点领域。
二、研究内容本文以基于ARM和DSP技术的电能质量监测系统为研究对象，主要内容分为以下几个方面：1.电能质量监测系统的概述本章主要介绍电能质量监测系统的发展历程、目标、应用领域以及电能质量监测系统的基本组成部分等方面的内容。
2.ARM和DSP技术的概述本章主要介绍ARM和DSP技术的特点、优势、应用领域以及电能质量监测系统中所需的ARM和DSP技术等方面的内容。
3.基于ARM和DSP技术的电能质量监测系统的设计与实现本章主要论述了基于ARM和DSP技术的电能质量监测系统的硬件组成、软件设计以及实现方法等方面，通过对系统中各个模块的详细设计和实现，形成完整的电能质量监测系统。
4.电能质量分析与处理该章节主要分析监测系统中得到的各项电能质量参数，并进行相应的处理和分析。
包括采集数据的预处理, 参数计算算法的设计与运用、数据储存设计等。
5.系统测试与应用通过对设计实现的电能质量监测系统的测试及数据分析，该章节对系统的性能、准确性等进行分析，并探究电能质量监测系统在实际应用中的应用价值与前景。
三、研究意义本文的研究内容相对较为新颖和有实用性。
首先，依托ARM和DSP 技术的电能质量监测系统具有功能强大、效率高、可靠性高等优点，比其他系统更加适合实际应用。
同时，该系统可以对电力系统中出现的电能质量问题进行监测和诊断，并提供有效的解决方案，以提高电力系统的安全可靠性和稳定性。
基于-DSP-的电能质量在线监测装置的设计与实现
密号研究生请勿填写大学研究生课程考试答题纸姓 名学 号专 业考 试 科 目 电能质量分析与控制考 试 时 间 2012.04.24注意：此半页研究生请勿填写摘要随着电力电子器件和敏感性负载在电力系统中越来越频繁的使用，很多年前电能质量就引起了电力工程师的注意，尤其是最近几年，对电能质量的关注不断提升。
电能质量问题被定义为：频率、电压所导致的问题，如电压跌落、电压闪变、电压短时中断、谐波、功率因数以及三相不平衡度。
针对当前电能质量监测需求的不断提升，本文提出了一种基于单片 DSP TMS320F2812 的电能质量在线监测装置的设计与实现。
本系统主要利用 TMS320F2812 的多通道缓冲串行口和多通道高速同步 AD 采样芯片 AD73360 的结合实现电力参数的实时采集，同时利用该 DSP 芯片与网络芯片 W5100 结合实现与以太网通信，从而实现对电能质量的各项指标进行实时分析、存储及远程上报，而且 DSP 与内嵌式网络接口使系统结构紧凑、易于实现、成本降低，很好地适应了电力系统对电能质量监测的要求。
关键词：电能质量；在线监测；AD73360；TMS320F2812ABSTRACTWith the increasing usage of power electronic devices and sensitive loads in power systems, power quality has attracted the attention of power engineers over the past years. The interest in power quality has increased during the latest years. A power quality problem can be defined: problem due to frequency, voltage regulation, voltage dips, flicker, transients, harmonics, and power factor and 3 phase imbalance. With the rising of the power quality monitoring current demand, this paper presents a design and realization of power quality on-line monitoring device based on a single-chip DSP TMS320F2812. This system mainly uses TMS320F2812’s multi-channel buffered serial port (McBSP) and multi-channel high-speed synchronous AD sampling chip AD73360 to realize the power parameters of the real-time acquisition. This design takes advantage of the DSP chip and network-chip W5100 to achieve the Ethernet communication. So the design realizes the real-time analysis, storage and remote reporting of various indicators of power quality. The system based on single-chip DSP in order to make it compact, easy to implement, cost reduction, and well adapted to the power quality monitoring requirements of power system.Keywords：power quality, on-line monitoring, AD73360, TMS320F28121 电力系统的谐波分析及其测量1.1 谐波定义与分类发电厂出线端电压一般具有很好的正弦特性，但在接近负荷端，由于大容量电力设备、用电整流或换流设备以及其他非线性负荷的影响，会在电力系统中产生高频的电压、电流分量，其频率为工频的整数倍，从而造成波形发生较大的畸变。
基于DSP技术的电能质量在线监测仪
基于DSP技术的电能质量在线监测仪
唐良瑞;祁兵;龚钢军
【期刊名称】《计算机工程与应用》
【年(卷),期】2006(042)013
【摘要】随着社会的发展,电能质量问题越来越受到社会的关注,而电能质量问题取决于供电方和用电方,为了切实维护电力部门和用户的合法利益,提高电网的电能质量水平,必须加强电网电能质量的监测和管理.论文介绍了基于TMS320F2812 DSP 芯片开发的电能质量在线监测仪,重点讨论了各模块电路的工作原理,以及实现方法.【总页数】3页(P109-111)
【作者】唐良瑞;祁兵;龚钢军
【作者单位】华北电力大学信息工程系,北京,102206;华北电力大学信息工程系,北京,102206;华北电力大学信息工程系,北京,102206
【正文语种】中文
【中图分类】TM764
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1.基于DSP和ARM9的电能质量在线监测仪的设计 [J], 乔和;冯泽中
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3.基于DSP技术的电能质量监测仪研制 [J], 王宝安;蒋平;高亮;刘成民
4.基于DSP的电能质量监测仪的设计 [J], 王亚
5.电能质量监测和监测仪器讲座第六讲基于DSP技术的新型电能质量在线监测[J], 许卫兵;孙佐
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基于DSP的新型多功能电能质量监测仪表的设计
AD73360的串口时钟SCLK信号作为McBSP的发送时钟信号(CLKX0)和接收时钟信号(CLKR0)；McBSP的发送引脚(FSX0)、接收帧同步引脚(FSR0)与AD73360的输入引脚(SDIFS)、输出帧同步(SDOFS)连接到一起，使McBSP的发送信号(FSX0)和接收帧同步时钟信号(FSR0)与AD73360的输出帧同步信号(SDOFS)保持同步。AD73360的数据输出引脚(SDO)和输入引脚(SDI)分别与McBSP的数据接收引脚(DR0)和数据发送引脚(DX0)相连。AD73360的激活信号SE由锁相倍频电路的输出倍频信号AD_SE触发，实现同步锁相采集。AD73360的驱动时钟信号MCLK可以由DSP分频得到，也可以由晶振直接产生，AD73360的最高输入时钟为16.384 MHz。2.2 锁相倍频电路及频率测量 傅里叶变换要求每周期采样点数等间隔，且采样时间要涵盖整周期。因此对采样点数的要求非常严格。实现同步采样的方式有软件同步和硬件同步两种，硬件同步采样比软件同步采样响应迅速，能实时追踪频率变化。本装置中采样脉冲产生电路由过零比较器、锁相器以及分频电路组成。锁相电路选择了一种性能优良的CMOS锁相环路CD4046，同时CD4046提供给计数器74LS393来产生所需的分频信号。 倍频锁相电路，首先将所检测的信号送入方波发生器，输出一个与输入信号同频率的方波f 1，然后送入由锁相环CD4046和计数器74LS393构成的128倍频锁相电路。将74LS393分频后的输出信号接到CD4046比相器输入端3，与f 1进行比较，直至3端和4端的输入信号相位差不再随时间变化，进入锁定状态。此时Vout输出端对方波信号实现了128倍频,依此方波对AD73360进行数据采集触发。同时，74LS393的9脚输出信号送入DSP的捕获端口，用于测量频率。
基于DSP的电能质量监测仪
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因此前一级的运算结果是后一级运算的输入，
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・ *J + #!（ ,） (（ ,） + + ・ 又因为视在功率 EJ!"#$ ("#$，所以无功功率 -J 。在 DEB 指令集中， 平方累加、 相乘累加在 重复命令下都是单周期指令， 这使得上述运算得以
;E)!) 是 用 来 传 输 仪 器 与 BI 机 之 间 的 数 据 和 命 令，便于将经 DEB 处理后的数据传输给 BI 机作进 一步的分析处理，或用 BI 机对仪器实现远程操作
控制。 检测功能实现原理 我们研制的电能质量监测仪主要对电网的电 压、 电流、 有功、 无功、 频率进行监测， 对电网的谐 波、 三相电压不平衡度、 电压闪变进行分析。下面将 简单的介绍各项功能的实现原理。 电压、 电流、 有功功率、 无功功率的测量 根据电路理论的知识，我们可得交流电压、 电 流的有效值、 有功功率值分别如下式
总第 %- 卷 第 $%% 期
电测与仪表
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基于 !"# 的电能质量监测仪
施奕平， 吴国安
（ 华中科技大学电子科学与技术系， 武汉
$%&&’$）
摘要： 介绍了以 () 公司 (*"%+&,+$& 为核心的便携式电能质量监测仪的研制。结合 !"# 芯片的特点分析了仪器的硬件电路及其对电压、 电流、 有功功率、 无功功率、 频率、 谐波、 电压闪变等各项电能质量监测功能的实现原理。 关键词： 电能质量； 数字信号处理（ ； !"#） ,,( 中图分类号： (*-%%.$ 文献标识码： / 文章编号： 0&&010%-&（ +&&+） &01&&0’1&%
一文解析DSP与AD7656的高速AD采集电路
一文解析DSP与AD7656的高速AD采集电路一、AD7656简介AD7656具有最大4 LSBS INL和每通道达250kSPS的采样率，并且在片内包含一个2.5V内部基准电压源和基准缓冲器。
该器件仅有典型值160mW 的功耗，比最接近的同类双极性输入ADC的功耗降低了60% 。
AD7656包含一个低噪声、宽带采样保持放大器（T/H），以便处理输入频率高达8MHz的信号。
该AD7656还具有高速并行和串行接口，可以与微处理器（mcu）或数字信号处理器（DSP）连接。
AD7656在串行接口方式下，能提供一个菊花链连接方式，以便把多个ADC连接到一个串行接口上。
AD7656工作原理：AD7656足具有独立的六通道逐次逼近型（SAR）的模数转换器，转换处理和数据的精度是通过CONVST信号和一个内部晶振控制的。
3个CONVST管脚允许3路ADC对独立同步采样。
当3个CONVST管脚连接到一起时，就可以进行6个通道的同步采样。
AD7656具有高速的并行和串行接口，允许其与Microprocessors和DSP进行接口。
当使用串行接口模式时，AD7656具有的菊花链特性允许多个ADC和一个串行接口连接。
由于在电力继电保护产品中以并行接口连接设计为主，所以下面将以并行接口的连接方式介绍其工作原理。
首先，通过MCU或DSP控制CONVST管脚启动转换，并保持该信号为高电平。
AD7656启动转换信号后会自动输出BUSY信号，BUSY信号下降沿时，代表转换已经全部完成。
此时，AD7656内部的6个寄存器中已经保存了转换的数据，然后通过控制片选CS和读RD信号依次顺序读出6个通道AD转换值。
读出AD转换值后，改变CONVST为低电平信号。
注意在设计时，一定要保证AD转换过程中CONVST管脚保持高电平。
AD7656的应用：当前，继电保护产品在不断地更新换代并改变着设计模式。
最初由于工艺和芯片等各方面因素的影响，第一代电力继电保护产品均采用模拟开关，配合单通道16bit的ADC设计，例如AD976，AD574等AD转换器产品；后来出现了使用16bit的AD7665和14bit的AD7685配合模拟开关的第二代继电保护产品，AD7665和AD7865在。
基于DSP技术的配电网设备电能质量监测系统
Key words：DSP technology；distribution network；power quality monitoring；communication
为了保证电压电流的稳定性，目前配电网设备
功能上依旧存在一些问题，其最核心的在于处理功
电能质量监测相关领域技术，已经引起了各国电力
能性较差 [2]。目前的电力监控主要用微处理器包括
feedback results of the experiment，it can be determined that the power quality monitoring system of the
distribution network equipment developed in this study greatly improves the processing efficiency under
量监测系统在满足电能质量国家监测标准的前提下，处理效率得到极大提高，符合研发猜想，具有
推广应用价值。
关键词：DSP 技术；配电网；电能质量监测；通信
中图分类号：TN272
文献标识码：A
DOI：10.14022/j.issn1674-6236.2020.08.029
文章编号：1674-6236（2020）08-0132-04
第 28 卷
Vol.28
第8期
No.8
电子设计工程
Electronic Design Engineering
2020 年 4 月
Apr. 2020
基于 DSP 技术的配电网设备电能质量监测系统
谢正勇，陆晓坤，汤远红，杜 青
（国家电网安徽省六安市供电公司 安徽 六安 237000）
基于DSP和LabVIEW的分布式电能质量监测装置设计
基于DSP 和LabVIEW 的分布式电能质量监测装置设计邹正华，刘永强，王强（华南理工大学电力学院，广东广州510640）摘要：设计和开发了一套以DSP 和虚拟测量技术为核心的分布式电能质量实时监测装置。
装置由EOC 模块、馈线监测单元以及监控单元3个部分组成。
EOC 模块主要实现母线电压高速采样，并将采集数据通过以太网送至监控单元进行瞬态扰动的监测、定位与分类；馈线监测单元对馈线的监测数据实时采集、处理；监控单元对各采集单元上传的数据进行进一步分析和处理，实现数据存储和管理。
用于母线电压暂态分析的Mallat 算法由监控单元的软件实现，而用于馈线电压和电流分析的数字滤波、加窗、软件定频采样法、线性插值以及FFT 运算等工作主要由DSP 芯片完成。
因此，该监测装置可以对一个变电站所有母线暂态电压以及馈线的状态进行实时监测与分析。
关键词：电能质量；小波变换；数字信号处理器；LabVIEW ；数据采集；快速傅里叶变换；EOC 中图分类号：TM 764；TP 277文献标识码：B 文章编号：1006－6047（2010）01－0122－05收稿日期：2009－06－21；修回日期：2009－08－29电力自动化设备Electric Power Automation EquipmentVol．30No．1Jan.2010第30卷第1期2010年1月近年来，大量的非线性负荷、非对称设备以及冲击性用电设备的投运，使公用电网中的各种干扰成分不断增加，电能质量日益恶化，如何准确、快速地监测、分析和改善电力系统电能质量已成为研究的重点［1］。
目前，市场上的电能质量监测装置大多基于电压偏差、频率、谐波、三相不平衡度、电压波动和闪变等稳态电能质量进行分析，文献［2］提出的监测装置虽然能对稳态电能质量进行很好监测，但是对电压跌落、短时断电等暂态参数监测灵敏度不高，难以实现对电能质量的全面监测。
由于电力暂态信号在远距离传播过程中易发生畸变，所以很难准确分析其结果，因此对于变化速度极快、持续时间极短的暂态信号的采集，需要高速A ／D 转换单元以及高传输速率［3-4］。
电力系统高速数据采集系统设计
电力系统高速数据采集系统设计作者：赵峰乌大鹏来源：《数字技术与应用》2013年第03期摘要：设计了一种基于DSP与AD7656的电力系统高速数据采集系统。
分析了DSP与高速AD相结合的方案原理及其在电力系统高速数据采集系统的应用方法，介绍了硬件结构原理，给出硬件设计框图和软件流程图，并研制出电力系统高速数据采集系统。
关键词：高速数据采集系统 TMS320F2812 AD7656中图分类号：TP216+.3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0163-01引言电力系统高速数据采集系统是一种应用在电力系统实时采集电能质量情况的一种采集装置。
目前所采用的AD转换器件不能同步转换六路信号，所测结果之间有一定的延迟性[1]。
针对以上缺点，现采用DSP2812和AD7656相结合的方法，所用的AD7656具有的六路同步采样特性，克服了测量结果之间延迟的缺点，使得测量精度高。
以上优点弥补了目前录波器的缺陷，达到了目前应用的要求。
1 电力系统高速数据采集系统结构原理电力系统的三相电压和电流通过滤波器滤去高频干扰信号和低频漂移信号，经过滤波的电压和电流信号通过电压传感器和电流传感器按一定的比例转成适合AD7656采样的小幅值电压信号，然后DSP TMS320F2812控制AD7656将六路模拟量转换成数字量，并从AD7656读取6路数据并存储在存储器中，利用相关算法对所采数据进行分析，计算相关参数。
2 系统硬件设计2.1 数据采集处理模块硬件电路设计高速数据采集模块采用以DSP TMS320F2812为控制核心，模数转换芯片采用AD7656芯片，系统实现12.8KHz的采样频率，DSP采用FFT算法对电力系统电压和电流进行各次谐波的分析，计算出功率、有效值等参数，并将采集数据存储在存储器中。
2.2 AD7656采样电路设计高速数据采样电路采用ADI公司推出的6通道、高集成度、16bit逐次逼近型AD7656，AD7656的并行数据口DB0-DB15与相连DSP的GPIOA0～15 IO端口，作为数据传输口；AD7656的CONVST A、CONVST、CONVST C三个端口与DSP的GPIOB0相连，作为AD7656的6路同时采样启动控制口；AD7656的/CS端口与DSP的GPIOB1端口相连作为AD7656的片选控制口；AD7656的/RD与DSP的GPIOB2端口相连作为读控制口；AD7656的BUSY端口与DSP的GPIOB3端口与相连，用来检测AD转换是否结束。
变电站中的电能质量监测装置的设计(1)
0引言电能作为现在社会中使用最广泛的能源，其应用程度是衡量一个国家发展水平的重要标志之一。
近年来，随着我国电力事业的迅猛发展，电力系统的规模日益扩大，电力随着国民经济的发展，电能用户逐渐增加，特别是动态非线性负载的应用，使电能质量问题日趋增加。
改善电能质量对于电网的安全、经济运行，保障工业产品质量和科学实验的正常进行以及降低能耗等均有重要意义。
电能质量直接关系到国民经济的总体效益。
良好的电能质量无疑对电气设备的运行是有利的，但恶劣的电能质量对电力系统运行的不利影响并没引起人们足够的重视。
从危害程度来看，某些电能质量问题的危害是破坏性的。
另一方面，某些电能质量问题主要影响电气设备的性能指标。
因此，研究能够在设定的工作方式下（包括单相、三相三线、三相四线）对电网各项参数进行检测，同时实现各项指标的测量和结果显示的电力系统综合测量装置，成为近年来电力行业研究的新热点之一。
本文按三相三线制工作模式进行设计。
1硬件设计1.1整体硬件设计以下是对设计总体框架的设计思路的框图。
1.2电压电流数据采集模块电流输入通道的典型电路如图2所示[1]，TA变电站中的电能质量监测装置的设计张桂芳,马晓春，雷月欣，李刚（北京交通大学电气工程学院，北京100044）摘要：本文介绍了在变电站中应用的电能质量监测装置的设计。
采集到的数据由A/D模块转换后传入DSP输入通道，由DSP进行数据处理，并可以通过USB口将数据传输至PC机。
文中使用了高精度的A/D转换器AD7656。
AD7656是一种16位6通道自同步模数转换器，使用了iCMOS工业制造技术，具有性价比高、精度高、转换速度快等优点，尤其适合于电力系统中模拟量测量。
经仿真试验证明，该装置能够满足设计要求，符合国家标准规定的电能质量监测指标。
关键词：AD7656；CY7C68013；数据采集；电平转换；电能质量中图分类号：TM76文献标识码：B文章编码：1001-1390（2010）7A-0102-04 The Design of Power Quality Monitoring Device in SubstationZHANG Gui-fang,M A Xiao-chun,LEI Yue-xin,LI Gang（School of Electrical Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China）Abstract:This passage introduces the design of power quality monitoring device which is applied in substation.Data which are transmitted by A/D module are computed in DSP,and data can transmit to PC through USB port.AD7656is a new product of AD,which is a simultaneous sampling bipolar16-bit A/D converter.It is designed on iCM OS process,on which it can work with high accuracy,low consumption and high speed,especially to analog signal measuring in power st we make a design to the interface of DSP and AD Module.The experiment results proved that this device can meet the design requirements,accord with national standards for power quality monitoring indicators.Key words：AD7656,CY7C68013,data acquisition,multilevel conversion,power quality图1整体硬件设计图Fig.1The whole hardware design102--为电流互感器。
基于DSP与单片机双机系统的电能质量监测装置
基于DSP与单片机双机系统的电能质量监测装置
燕莎
【期刊名称】《西安航空技术高等专科学校学报》
【年(卷),期】2005(023)005
【摘要】电能质量监控装置在硬件上采用TI公司的C2000系列DSP作为主运算单元,WINBOND公司的W78E58单片机作为主要外设控制单元,在软件上使用了MATLAB算法模拟功能和uC/OS-II嵌入式操作系统,设计出一款电能质量监测装置,对提高电能供电质量提供了保障.
【总页数】2页(P27-28)
【作者】燕莎
【作者单位】西安理工大学,高等技术学院,陕西,西安,710082
【正文语种】中文
【中图分类】TM930.9
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1.基于DSP的农村电网电能质量监测装置设计 [J], 戴明川;张俊佳
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4.基于DSP和LabVIEW的分布式电能质量监测装置设计 [J], 邹正华;刘永强;王强
5.基于ARM+DSP的电能质量监测装置 [J], 徐笑天;
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基于DSP与FPGA的实时电能质量监测终端系统_王平
第40卷第12期电力系统保护与控制Vol.40 No.12 2012年6月16日 Power System Protection and Control Jun. 16, 2012 基于DSP与FPGA的实时电能质量监测终端系统王 平1，高 阳1，王林泓2，陈民铀1，许 琴1，熊 兰 1（1.输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学), 重庆 400044;2.重庆电子工程职业学院电子信息系，重庆 401331）摘要：针对目前电能质量扰动识别的实时性和识别率不高的问题，研制了一种基于DSP与FPGA的实时电能质量监测系统。
该监测系统采用FPGA控制高精度的8通道16位同步AD转换器AD7606完成电能质量信号的同步采集，DSP（TMS320DM642）从FPGA 内部的FIFO存储器读取采集的电能质量数据，然后对其进行双密度双树离散小波变换（DD-DT DWT），并计算其小波系数Shannon熵，最后用训练得到的最小二乘支持向量机分类树对扰动信号进行分类识别。
实验测试结果表明：该电能质量监测系统能够连续实时对8路电能质量进行准确监测，对8种常见扰动信号的平均识别率可以达到99.1%。
关键词：电能质量；双密度双树离散小波变换；小波系数Shannon熵；支持向量机；识别率Research of real time power quality monitoring system based on DSP and FPGAWANG Ping1, GAO Yang1, WANG Lin-hong2, CHEN Min-you1, XU Qin1, XIONG Lan1(1. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology, Chongqing University,Chongqing 400044, China; 2. Chongqing College of Electronic Engineering, Chongqing 401331, China)Abstract：A real time power quality monitoring system based on DSP and FPGA is developed, which is capable of enhancing the recognition rate of power quality disturbances. The monitoring system adopts 8-channel 16-bit AD converter AD7606 controlled by FPGA to acquire the power quality signals synchronously. Then DSP(TMS320DM642) reads the power quality data from the FIFO storage in FPGA and then treats them with double-density dual-tree discrete wavelet transform (DD-DT DWT), and calculates the wavelet coefficient Shannon entropy. At last, a binary tree of SVM is adopted to classify the power quality disturbances. The experimental results indicate that the developed instrument can continuously monitor power quality of eight channels respectively, and the average recognition rate for eight kinds of common disturbance signals can achieve 99.1%.This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 50177139).Key words：power quality; double-density dual-tree discrete wavelet transform (DD-DT DWT); wavelet coefficient Shannon entropy; support vector machine (SVM); recognition rate中图分类号： TM76 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2012)12-0125-050 引言近年来，国民经济的持续发展对电能需求量越来越大，随着各种不对称性、冲击性、非线性负荷容量的不断增加，电能质量问题日益突出，已经成为电力部门和用户普遍关注的重要问题之一[1-3]。
基于DSP的电能质量监测系统设计
基于DSP的电能质量监测系统设计丁洁;王子亮【摘要】针对电能质量日益恶化以及用电设备对电能质量的要求相对提高这一现状,介绍了一种基于DSP的电能质量监测系统的设计方案,使用TI公司的TMS320VC5509芯片为系统核心,利用其强大的数据处理能力实现对电能质量数据的实时监测,并对系统的整体硬件设计和软件架构进行了重点的阐述.试验证明,该系统能够满足设计要求,符合国家标准规定的电能质量监测指标.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2010(028)002【总页数】4页(P187-190)【关键词】电能质量;DSP技术;在线监测;A/D转换【作者】丁洁;王子亮【作者单位】商丘职业技术学院,河南,商丘,476000;湖南大学,电气与信息工程学院,长沙,410082;商丘市电视台,河南,商丘,476000【正文语种】中文【中图分类】TM932近年来，电力电子技术发展迅速，电力电子器件及电力电子设备应用越来越广泛，大量的非线性负荷、冲击性负荷的投运，使公用电网中产生了大量的谐波干扰、电压扰动、波动和闪变，电能质量不断恶化，由此引发的纠纷和电网事故呈上升趋势，电能质量的监测管理和电力污染的治理工作变得越来越重要.而同时许多现代精密电子仪器和设备对电能质量非常敏感，如何保证优良的电能质量成为一项重要的研究课题.现代电能质量监测装置必须具备大数据量的计算能力、快速响应能力以及精度高、实时性高等特点.传统的基于单片机为主的系统设计，已经不能很好地满足系统的需求[1].本文介绍一种基于DSP的电能质量监测系统的设计.DSP技术的运用可以使得电能质量监测的性能得到优化和提高.电能质量监测设备的设计无论对于供电方还是用电方都能带来良好的经济效益：电力部门可以据此对电力用户的用电设备造成电网污染情况进行评价；电力用户可以对供电方电网电能质量进行监督；监测数据可以用来作为判断电能质量问题产生的原因和改善电能质量的依据.从而使电能质量指标达到国家相关标准要求.本装置采用TI公司的TMS320VC5509作为数据采集、运算和处理的核心单元，系统硬件电路原理如图1所示.模拟前端电路主要功能是将模拟信号经过放大、偏置等环节调至A/D转换器输入所要求的范围.模拟前端电路包括互感器电路和偏置电路，互感器电路将二次侧的强电信号转换为弱电信号，偏置电路将互感器输出的双极性交流信号转换为适合A/D输入的单极性信号.1.1.1 互感器电路设计PT，CT选用深圳贝塔电子公司的产品.CT的变比为200∶1，工作频率50 Hz，过载能力1．2 IN连续，10 IN持续 1 s；波峰系数 3；PT 的变比为100∶5，如图 2所示.1.1.2 偏置电路设计本方案的前端模块是将电网的电压和电流信号变换为－5～＋5 V的双极性信号，而所采用的A/D转换器要求其输入为0～5 V的单极性信号，因此还需要偏置电路.偏置电路主要器件是运放，其中一个运放构成电压跟随器，输出2．5 V电压；另一个运放构成同相放大电路，其输出作为A/D转换器的输入电压.根据输入双极性信号电压峰值大小的不同，可以调整电阻值，使输入A/D转换模块的电压变为单极性电压0～＋5 V，以便A/D转换器采样.在数据的采集中一个非常重要的问题就是同步采样.在离散系统中，从一个无限长的时间序列中截取其中一段有限长（长度为N）的序列来作为系统输入.根据离散傅立叶（DFT）理论分析，这个N必须为输入信号中基频的整数倍，即应当实现严格的同步采样，否则将会产生频谱漏泄.目前提出的同步采样方法基本上都出于两种考虑：一是保持采样周期（T）不变，在频率（f）变化时改变采样点数（N）来适应之；二是保持采样点数不变，当频率变化时调节采样周期来适应.前一种方案对本研究不适用，因为N的改变将对滤波器算法和快速傅氏变换（DFT的一种快速算法，即 FFT）运算带来影响；后一种方案具有可行性，只设计一个频率跟踪电路即可.为此，设计了一个锁相同步电路，采样电路硬件框图如图3（以电压为例）所示.为了防止模拟信号在过零点进行反复，产生伪频率信号，将工频以上的信号滤除，因此信号进入比较器之前，经过一阶RC低通滤波，而且考虑到信号在过零点反复的幅值不大，在比较器的另一引脚上加一个偏置电压，使比较器翻转必须大于这个阈值时信号才会翻转，增加了频率准确性；同时也造成方波信号的占空比发生变化，这样满足了采样与保持时间的不同，以便有较多的时间留给A/D转换.由于硬件电路具有实时跟踪性，当被测信号频率变化时，电路能自动快速跟踪并锁定，完成相位的跟踪，实现信号的同步采样.ADS8364是一种高速、低功耗、16位模数转换器，主要应用于电机控制和多轴定位系统等方面.其共模抑制在50 kHz时为80 dB，因此，特别适用于噪声比较大的环境.为了对三相电路进行电能质量参数测量，尤其是相位参数测量，要求A/D具有6路同时采样的能力，其采样频率也不应低于6．4 kHz.此外，为了达到测量仪器的精度要求，对A/D的采样精度也有较高要求.根据以上要求，本方案选择了TI公司ADS8364转换芯片[2-3].本论文设计的在线电能质量监测系统，采用高性能DSP处理技术，在选择DSP芯片上，必须在电能质量在线监测仪的实际监测需求的前提下，结合DSP芯片的运算速度、计算精度、片上存储器的大小、I/O接口性能、编译器和实时操作系统、片上可编程时钟等指标综合考虑.此电能质量监测系统选用TMS320VC5509定点16位DSP芯片[4].该芯片不同于普通GPP所采用的冯·诺依曼体系结构，TMS320VC5509采用的是目前在DSP芯片上所广泛应用的哈佛结构，最大的优点在于并行体系结构，程序和数据存于不同的存储器空间，拥有多套数据总线和地址总线.因此，采用该结构的CPU可以同时完成取指令和取操作数的工作，大大减少了对存储器的访问时间，配合DSP芯片中为数字信号处理运算所特别设计的乘加运算单元（MAC），可以很容易地实现每周期一次以上的乘加运算.此外，在TMS320VC5509内部还引入了指令高速缓存以及流水线结构，大大提高了指令的执行效率[5-6].对于信号存储显示模块来说，主要由两部分组成：存储器和LCD显示，虽然在系统的划分上将这两部分划分为一个模块，但其各自有着各自的功能，是相互独立的.TMS320VC5509内置了128 k×16 bit片内RAM，对于普通计算已经基本满足要求，但在本方案中为了计算FFT，需要大量的数据存储空间，片内RAM无法满足要求，因此必须外扩内存.另外，TMS320VC5509片内没有可供用户使用的可擦写ROM，例如FLASH，因此程序必须通过一个被称作Bootloader的过程从外部装载进片内RAM，该过程可以通过TMS320VC5509的多种接口实现，例如片外ROM，EHPI接口等，本方案采用了外接FLASH的方法实现该过程.TMS320VC5509的外部存储器接口（EMIF）支持异步存储器接口、同步突发静态存储器接口和同步动态存储器接口，共有4个片选空间（CE0，CE1，CE2，CE3）可供连接外部存储器，并且都可以单独进行设置.串口通信方式一般有RS－232C，RS－422A和RS－485.RS－232C广泛应用的串口通信标准，但因其推出较早，在现代网络通信中已暴露出数据传输速度慢、传输距离短、接口处各信号间容易产生干扰等明显的缺点.RS－485标准是一种以平衡方式传输的标准，其最大传输速率可达10 Mbp/s，最大传输距离为1．2 km，能够实现多点对多点的通讯，RS－485允许平衡电缆上连接32个发送器/接收器，允许双绞线上一个发送器驱动32个负载设备.TMS320VC5509配置了两个多通道缓冲串行口McBSP.由于McBSP有着极其灵活的硬件接口，设计者可以根据不同的需求将其配置为各种串口形式，使用非常方便，在此分别用做RS－232和RS－485通信.本系统选用MAXIM公司的MAX485作为RS458收发器，其最高传输速率2．5 Mbp/s，完全可以满足主控模件与上位机等的通信要求.主程序主要完成DSP和外设的初始化、数据处理和存储、LCD实时显示与上位机通信等任务.主程序流程如图4所示.由表1可知，除了一组数据外，所测得的电压不平衡度测量的绝对误差最大为0．002，而文献［7］规定，仪器的电压不平衡度测量的绝对误差不超过0．002，由此可知满足测量要求，达到预期的结果.此外，电压偏差、电流偏差、电压波动和闪变、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数等其他各项电能质量数据精度均达到国家指标.在系统完整方案的设计基础上，采样MATLAB和CCS对电能质量算法进行仿真和误差分析，最终的仿真结果表明，本文所设计的电能质量监测系统能够完成对电能质量在线监测的目的，且系统达到一定精度，其绝对误差达到预期目标和国家标准.【相关文献】［1］刘伟明，陈建元．嵌入式电能质量监测装置的设计与实现［J］．电子测量技术，2008（11）：164－167．［2］张振川，余滨江，赵旭．基于ADS8364的电能质量监测采集系统设计［J］．电测与仪表，2006，43（484）：46－48．［3］ Texas Instruments．ADS8364［EB/OL］．（2006-08-22）［2009-10-20］http：//focus．ti．com．cn/cn/docs/prod/folders/print/ads8364．html．［4］ Texas Instruments．TMS320VC5509［EB/OL］．（2008-01-22）［2009-10-20］http：//focus．ti．com．cn/cn/docs/prod/folders/print/tms 320vc5509．html．［5］张雄伟．DSP芯片的原理与开发利用［M］．北京：电子工业出版社，2004．［6］戴明桢，周建江．TMS320C54x DSP结构、原理及应用［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2001．［7］中华人民共和国国家质量监督检验检疫局，中国国家标准化管理委员会.GB/T15543-2008电能质量三相电压允许不平衡［S］．北京：中国标准出版社，2008．。
基于DSP和LabVIEW的分布式电能质量监测装置设计
基于DSP和LabVIEW的分布式电能质量监测装置设计邹正华;刘永强;王强【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2010(030)001【摘要】设计和开发了一套以DSP和虚拟测量技术为核心的分布式电能质量实时监测装置.装置由EOC模块、馈线监测单元以及监控单元3个部分组成.EOC模块主要实现母线电压高速采样,并将采集数据通过以太网送至监控单元进行瞬态扰动的监测、定位与分类;馈线监测单元对馈线的监测数据实时采集、处理;监控单元对各采集单元上传的数据进行进一步分析和处理,实现数据存储和管理.用于母线电压暂态分析的Mallat算法由监控单元的软件实现,而用于馈线电压和电流分析的数字滤波、加窗、软件定频采样法、线性插值以及FFT运算等工作主要由DSP芯片完成.因此,该监测装置可以对一个变电站所有母线暂态电压以及馈线的状态进行实时监测与分析.【总页数】5页(P122-126)【作者】邹正华;刘永强;王强【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州,510640;华南理工大学电力学院,广东广州,510640;华南理工大学电力学院,广东广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TM764;TP277【相关文献】1.基于DSP的农村电网电能质量监测装置设计 [J], 戴明川;张俊佳2.基于TMS320F2812 DSP的电能质量监测装置的设计 [J], 邵玉槐;谢朋海;张德志3.基于DSP和CPLD电能质量监测装置的设计 [J], 林广明;黄义锋;欧阳森;蒋金良4.基于DSP的电能质量监测装置的设计与实现 [J], 谢朋海;张艳玲;杨黄华;邵玉槐5.基于DSP和MCU的新型电能质量监测装置的设计 [J], 余丹;王庆;李晓明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于DSP的电能质量在线智能监测系统
基于DSP的电能质量在线智能监测系统
郭海针;徐海刚;菅英霞
【期刊名称】《电气自动化》
【年(卷),期】2008(030)005
【摘要】主要讨论了基于DSP基础上的电能质量在线监测系统,给出了此系统的硬件原理结构图和软件流程图,并通过基于遗传算法所建立的目标函数实测获得的数据,说明了系统的优点.
【总页数】2页(P64-65)
【作者】郭海针;徐海刚;菅英霞
【作者单位】河南机电高等专科学校,河南新乡,453002;河南机电高等专科学校,河南新乡,453002;新乡学院科研外事处,河南新乡,453002
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于DSP+GPRS的远程在线电能质量监测系统设计 [J], 周勇;朱明丽;杜霞;王洪林
2.基于DSP的在线式UPS智能监测系统 [J], 周永鹏;彭莉
3.基于 DSP 与 ARM 的低压配电系统电能质量在线监测与分析 [J], 周瑜;田会峰
4.基于DSP的煤矿井下电能质量在线监测 [J], 谢长波;张领中;胡超
5.电能质量监测和监测仪器讲座第六讲基于DSP技术的新型电能质量在线监测[J], 许卫兵;孙佐
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