【正文】 申請日期： 2020年 08月 1 電力公司科技項目簡表 項目名稱 新型配電綜合測控儀的研制 項 目 負責人 姓名 單 位 性別 年 齡 專業(yè) 電力系統(tǒng)及其自動化 職 稱 項 目 分 類 技術 攻關 新技術開 發(fā) 新產(chǎn)品試 制 技術引進 消化吸收 應用理論基礎研究 軟科學 研 究 推廣 √ √ 項目組 人 數(shù) 8 其中 高級職稱 5 中級職稱 2 研究生 1 初級職稱 協(xié)作單位 華僑大學 協(xié)作形式 研究起止年月 2020 年 01 月 至 2020 年 12 月 申請金額 (萬元 ) 70 萬元 其中 資 助 資本金 成本 70 萬元 自 籌 項目內容、意義和預期成果摘要 項目內容 （ 1） 研究引入雙 CPU 的總體框架， CPLD 負責控制，通信，人機接口，數(shù)據(jù)采集顯示 ； 將運算核心 單元由傳統(tǒng)單片機升格為 DSP，提高整體處理運算速度 ； （ 2） 研究克服非同步采樣的改進加窗插值的 FFT 算法實現(xiàn)，以提高精度 ； （ 3） 研究可一次完成兩路 FFT的復序列 FFT 的實現(xiàn)，以提高速度 ； （ 4） 研究傳統(tǒng)算法程序的 C語言到純粹 DSP 匯編語言的移植以提高速度 ； （ 5） 研究合理擴展外部各類存儲器，包括 FLASH,SSRAM,EEPROM 以拓寬功能，擴大存儲處理的數(shù)據(jù)量 ； （ 6） 研究閃變包絡信號的硬件解調頻譜搬移及軟件的小波分析提取 ； （ 7） 研究暫態(tài)諧波的小波分析定位幾分類識別 ； （ 8） 研究間諧波與暫態(tài)諧波的數(shù)據(jù) 壓縮與存儲 ； （ 9） 研究測量數(shù)據(jù)的傳送，通訊 ； （ 10） 研究 整機的可靠性與抗干擾性 。 (5)擴展功能為： GSM 通訊接口；建立多點電能質量監(jiān)測系統(tǒng)；暫態(tài)電能質量監(jiān)測，包括閃變、電壓跌落等；配置分析軟件，對故障保護或非正常數(shù)據(jù)進行處理及分析。通過電力諧波的分析，對保證電網(wǎng)的供電質量、挖掘現(xiàn)有容量的潛力，具有十分重要技術意義和經(jīng)濟價值 。另外瑞典聯(lián)合電力公司的便攜式電能質量分析儀 (uniyzergooF)，可測量記錄全部電力參數(shù)及諧波 (至 50 次 )、三相不平衡度和閃變等電能質量參數(shù)，諧波測量包括電壓諧波、電流諧波、功率諧波，并可判斷諧波流向，對瞬間畸變波形進行錄波 ； 帶中文分析軟件，可根據(jù)國標進行電能質量評估 ； 可以通過計算機實時顯示數(shù)值、波形、頻譜和相量圖 ； 體積小、重量輕，便于攜帶，操作方便。 隨著電力系統(tǒng)運行管理的系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化、自動化和智能化，單一功能的電能質量監(jiān)測儀已經(jīng)不適合現(xiàn)代化電能管理的需要。） [項目內容 ] 為滿足在線監(jiān)測的實時性要求，硬件上將選用 TI 公司的 TMS320VC5402 作為本系統(tǒng)的 CPU，完成本裝置的硬件系統(tǒng)設計，主要包括以 DSP 芯片為核心的中央處理器板、 A/D 采樣板， PC 機、 LCD 以及移動存儲器等外圍設備接口，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的計算、傳輸、顯示以及通信等功能。 (1)研 究引入雙 CPU 的總體框架， CPLD 負責控制，通信，人機接口，數(shù)據(jù)采集顯示，將運算核心單元由傳統(tǒng)單片機升級為 DSP，提高整體處理運算速度； (2)研究克服非同步采樣的改進加窗插值的 FFT算法，以提高精度； (3)研究可一次完成兩路 FFT 的復序列 FFT的實現(xiàn)，以提高速度； (4)研究傳統(tǒng)算法程序的 C語言到純粹 DSP匯編語言的移植以提高速度； (5)研究合理擴展外部各類存儲器，包括 FLASH， SSRAM， EEPROM 以拓寬功能，擴大存儲處理的數(shù)據(jù)量； (6)研究閃變包絡信號的硬件解調頻譜搬移及軟件的小波分析提取； (7)研究暫態(tài)諧波的小波分析定位幾分類識別； (8)研究間諧波與暫態(tài)諧波的數(shù)據(jù)壓縮與存儲； (9)研究測量數(shù)據(jù)的傳送，通訊； (10)整機的可靠性與抗干擾性的研究。本論文主要介紹現(xiàn)場監(jiān)測裝置的研究，該裝置的特點 :本裝置作為電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測終端，主要應用在中、低壓用戶端，滿足實時性的要求；功能強大，包括電壓偏差、三相不平衡度、諧波、斷電記錄、電壓電流有效值、功率等穩(wěn)態(tài)電能質量指標的測量；具備強大的通信能力；在 功能上具備配置的靈活性，具有可擴展性，以適應電力系統(tǒng)的不同應用場合；體積小，重量輕，成本低，適合于大量安裝到現(xiàn)場。 2)鑒定實際電力系統(tǒng)及諧波源用戶的諧波水平是否符合標準的規(guī)定，包括對所有諧波源用戶的設備投運時的測量。 按照上述功能，本系統(tǒng)的設計原則 是采用模塊化設計，整個裝置分為兩大部分，信號采樣板和 DSP 處理板。 6 CPLD 與 DSP的數(shù)據(jù)通信方式 10 CPLD 與 DSP芯片之間的數(shù)據(jù)通信是本裝置硬件系統(tǒng)設計的一個關鍵。 10 地址緩沖電路的設計研究方案 本系統(tǒng)采用 TI 公司的 SN74LVTH16244， 16244 是一款 3. 3V 供電的 16bit緩沖器，本系統(tǒng)把四個 OE連接在一起，使其成為一個 16 bit 的緩沖器。 3. SRAM 存儲器 除 FLASH 和 EEPROM 以外， DSP 處理器還外擴了兩片 64Kxl6bit SRAM 存儲器，一片作為外部程序 運行空間，一片作為外部數(shù)據(jù)空間。 RTC(實時時鐘芯片 )以及備用電源為裝置提供斷電時間記錄保證，使用時間可長達 5 年以上；看門狗電路，保證系統(tǒng)在非正常時的自啟動功能，有效的維持了系統(tǒng)的可靠性。這里將 WDI接 DSP 的 XF 引腳， 12 其值由軟件編程來改變，當軟件進入死循環(huán)跑飛時， XF 引腳的值將不能及時改變，當時間超過 ，就會產(chǎn)生復位。 (5)在模擬信號的輸入端，設置了限幅電路。 圖 2系統(tǒng)主程序框圖 MMI 的另一個主要功能是完成人機聯(lián)系。 八、合作單位意見 該項目系我單位學科研究方向之一，所列人員具有較強的研究實力。圖 3為 MMI 主程序框圖 。正常運行主程序結構如圖 2所示。 (4)正確處理“模擬地”與“數(shù)字地”。 3看門狗電路 為了提高系統(tǒng)的可靠性和精確性，設計了看門狗電路。液晶顯示電路采用 MGLS12864THT 模塊，它是控制芯片為東芝公司的 T6963C 的 128 64點陣的 LCD。 2. EEPROM 存儲器 系統(tǒng)還有外擴一片 512Kbit 的 JEEPROM，用來存儲固定數(shù)據(jù)參數(shù)，如電壓變比、電流變比、出廠時間參數(shù)、密碼等。鎖相倍頻電路由鎖相環(huán)電路 CD4046 和計數(shù)分頻電路 CD4O60 組成 ， 計數(shù)器接在鎖相環(huán) VCO 輸出和比較器輸入之間。本系統(tǒng)使用兩片 MAX125 分別對三相電壓和三相電流 共六路同時采樣 。 CPLD 作為主控制器完成整個系統(tǒng)的控制和鍵盤處理等功能，并通過雙口 RAM 與 DSP 單元進行通訊，實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)交換。 1)測量電壓電流的幅值，有效值，防止電壓過高對用電設備造成危害。這方案不僅具有現(xiàn)實的可行性，同時該系統(tǒng)還能夠帶來良好的經(jīng)濟效益 :其一，電力部門可以據(jù)此對電力用戶的用電