基于准同步算法和dsp的谐波监视控制器研制 the development of harmonic monitoring and controlling instrument based on quasisynchronous algorithm and dsp.pdfVIP

第23卷第1期 电 力 学 报 V01．23No·1 POWER Feb．2008 2008年2月 JOURNALOFELECTRIC 文章编号： 1005—6548(2008)01—0013—04 基于准同步算法和DSP的谐波监视控制器研制 韩富春，张超 (太原理工大学电气与动力学院，太原030024) 摘要：谐波是影响电能质量的重要因素，为了减少谐波产生的电力危害，监控电网谐波动态， 满足滤波器根据现场的谐波污染状况进行必要投切的需要，设计了一种多功能谐波监视控制器。该 量进行分析，并设计了装置抗干扰措施。该控制器具有根据现场谐波污染状况进行滤波器投切功 能，同时还可以通过监视器对现场移动物体的侵入发出报警信息，具有良好的实际应用价值。 关键词：DSP；准同步算法；谐波检测；控制器 中图分类号：TP273 文献标识码：A 随着电力系统的不断发展和用电负荷的不断增 长，电力系统的电能质量问题越来越突出，一方面， 置软硬件设计[2]，装置集谐波分析、滤波器投入与切 大量敏感性负荷对电能质量的要求越来越高，而另 除控制和对现场移动目标报警于一体，故对处理芯 一方面，越来越多的非线性负荷不断接入电网，使电 力系统总体的电能质量状况不断恶化。 具有高速浮点运算能力的美国TI公司生产的6000 谐波是电能质量中很重要的一个问题，谐波的 系列的芯片，由于其具有高速浮点的运算功能，使之 存在可能使电力系统继电保护装置和自动装置产生 比定点运算DSP的动态范围要大很多，因而定点运 误动或拒动，使各种电气设备产生附加损耗和发热， 算DSP溢出现象在浮点DSP中得到了明显的改 使电机产生机械振动及噪声；谐波电流在电网中流 善，特别是本装置具有特殊的图象处理需要[3]，可监 动增加损耗，影响电网及各种电气设备的经济运行； 测工作区非工作人员误操作装置报警的功能，这样 谐波使电网中广泛使用的各种测量仪表产生误差； 在图像作旋转、移动时，就很容易产生溢出。这时，要 增加了电网中发生谐波谐振的可能，从而造成很高 么不断地移位定标，要么作截尾。前者要耗费大量的 的因过电流或过电压而引发事故的危险性[1]。根据 程序空间和执行时间，后者则会带来图像质量的劣 现场的谐波污染状况进行滤波器的投切也变得更加 化。总之，是使整个系统的性能下降。而32bit浮点 536 重要。本文研制了一种基于DSP和准同步算法的谐 运算DSP的动态范围可以作到1dB，这不仅大 波控制器，同时还可以通过监视器对现场移动物体 大扩大了动态范围，提高了运算精度，还节省了运算 侵入进行报警。 时间和存储空间，因为大幅度减少了定标、移位和溢 出检查。由于浮点DSP的浮点运算用硬件来实现， 1谐波监视控制器的硬件设计 可以在单周期内完成，因而处理速度大大高于定点 谐波监视控制器的基本原理是通过电压、电流 DSP。此优点在实现高精度复杂算法时尤为突出，为 互感器实时对系统强电流、强电压进行弱电采样，将 复杂算法的实时处理提供了保证。 采到的数据经过DSP进行数据分析后，得到现场谐 TMS320C6713主要硬件资源[4]： 波的状况，从而和国家谐波安全标准进行比较，适时