数字信号处理 举例计算IUPQ.ppt

微机变送器遥测量的计算方法 侯思祖 （华北电力学院电子系 ) 摘要 介绍了高效FFT算法，以及推论出微机变送器遥测量I、U、P、Q的计算方法，此方法计算速度快、精度高。 关键词：遥远测量，FFT算法，MCS-—96 中图分类号：TM764.1 引言 随着电力系统调度自动化的发展，对远动系统要求越来越高。以前的远动系统是由传统变送器等与RTU（remote terminal unit）组成，单传统变送器具有许多不易克服的缺点，为了提高变送器的精度、速度与可靠性，我们研制了微机变送器，微机变送器与传统变送器相比，具有精度高，维护量小，性能价格比高等特点。 微机变送器的核心部分之一是遥测量的计算，目前大多数微机变送器计算电流（简称I）、电压（简称U）、有功功率（简称P）、无功功率（简称Q）参数采用积分算法和两点算法[3]，这两种算法都有缺点，如积分算法的Q在理论上并不完全精确。两点算法只对纯正弦波而言，但电网中通常含有高次谐波，如果用此算 法，计算的精度就会大大降低。 本文着重讨论高效FFT算法用在计算P、Q上，利用FFT算法对遥测量数据进行处理，速度和精度都会有很大提高。最后给出准十六位机——8098汇编语言完成FFT算法，用此算法完成I、U、P、Q计算及电网的各次谐波分量的计算。 1 测量电路 本微机变送器是将变电站或电厂的二次回路电流、电压分别经过采样（电流的采样是在二次回路串以0.01欧姆的高精密电阻，电压的采样是靠分压完成），采样的信号经过隔离放大器变换成交流2.5V（有效值）的信号，此交流信号经过滤波，多路开关，采样保持器，进入A/D芯片完成AD转换，转换完成的数字信号经过74LS244送入8098CPU进行处理，测量电路如图1所示 ： 图1 测量电路图 由于电力系统中电网波形畸变及频率的波动，为保证电量变送器的精度，用锁相电路作为同步采样控制电路，该电路能够跟踪系统频率的变化并输出与工频同步的N倍频方波信号通过计数分频器（4060）的接法而选择适当的倍频数N，本装置选N＝32。 2 高效FFT算法简介 一个复数序列 X（n），经过傅里叶变换，可得： 反变换为： （2） 但实际中x(n)大多为实数序列，若仍按（1）式进行计算，计算速度就会降低近一半，因此，利用复数时间函数的虚部更有效地计算实函数的FFT，以便提高实列FFT的效率。 2.1 用一个N点FFT同时运算两个独立的N点实序列 此算法归纳如下： 1、已知两个独立N点实序列i(n)与u(n) n=0,1,2,…,N－1 2、构造复序列 a(n)=i(n)+j(n) n=0,1,2…,N－1 3、计算 4、 式中I(K)、 U(k)分别为i(n) 、 u(n)的傅里叶变换。 3、计算 (3) (4) 式中I(K)、U(k)分别为i(n)、u(n)的傅里叶变换。 2.2用N点FFT运算一个2N点实序列 此算法归纳如下： 1、已知实序列 a(n)=g(n)+h(n) 即 g(n)＝a(2n)、h(n)＝a(2n+1) n=0,1,2,…, N－1 2、构造复序列 y(n)=g(n)+jh(n) n=0,1,2,…, N－1 3、计算 4、 5、