【正文】 4的REFIN和REFOUT引腳接到一起輸出+2．5V的參考電壓。由于ADS8364與TMS320VC5502都是，TI公司提供的高速芯片，兩者在速度上能夠完全匹配，實(shí)現(xiàn)芯片間的無縫連接。在本系統(tǒng)中，模擬信號采用差分輸入方式，要滿足雙極性輸入就需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，由于采樣時已經(jīng)進(jìn)行了電平轉(zhuǎn)換。A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取方式有三種：直接讀取、循環(huán)讀取和FIFO方式。數(shù)字電源供電電壓為3V～5V，既可，也可以與5V供電的微控制器接口。模擬電源為單+5V供電，將ADS8364的REFin和REFout引腳接到一起可以輸出+2．5V的參考電壓提供給差分電路。ADS8364有6個模擬輸入通道，分為A、B、C三組，每組包括2個通道，分別由HOLDA、HOLDB和HOLDC啟動A／D轉(zhuǎn)換。綜合以上因素考慮，我們選擇了非常適合本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的ADS8364數(shù)據(jù)采集芯片。同步采樣也是信號頻譜分析的前提條件。我們要檢測的信號包括三相電壓、三相電流共6路，在監(jiān)測中，除了要知道15每路信號值的大小之外。由于要研制的測試儀器電壓電流％RG(量程)，所以A／D轉(zhuǎn)換器位數(shù)至少要達(dá)到12位。根據(jù)上述分析，在此選用逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。其中閃電式A／D轉(zhuǎn)換器速度最快，價格也最昂貴，但閃電式AD轉(zhuǎn)換器通常準(zhǔn)確度、分辨率不高，不宜用在高準(zhǔn)確度采樣系統(tǒng)；雙斜積分型準(zhǔn)確度高、價格低廉，但速度最慢；逐次逼近型居中，速度較快、價格適中、準(zhǔn)確度較高，它的優(yōu)點(diǎn)是能保證高分辨率、高速轉(zhuǎn)換。R 6 0R 6 1R 6 3++L M 3 2 4+ 5 V 5 VL M 3 3 9+ 5 V 5 VR 6 2R 6 4R 6 5C A P 4D 1 3圖 頻率測量電路數(shù)字測量系統(tǒng)的測量精度與A／D轉(zhuǎn)換器的性能參數(shù)有很大關(guān)系，A／D轉(zhuǎn)換器是整個數(shù)字電路的核心器件，在整個電氣測量系統(tǒng)中占有重要地位，因此必須首先合理地選擇A／D轉(zhuǎn)換器。 R 1R 2R 3R 4R 5R 6R 7R 8R P 1++L M 3 2 4+ 5 V 5 VL M 3 2 4+ 5 V 5 V 1 . 6 5 V圖 電流采樣電路R 3 0R 3 1R 3 2R 3 3R 3 4R 3 5R 3 6++L M 3 2 4+ 5 V 5 VL M 3 2 4+ 5 V 5 V 1 . 6 5 VP T1 : 1R P 414圖 電壓采樣電路由于系統(tǒng)的測量是通過對信號進(jìn)行周期采樣的方法來實(shí)現(xiàn)的，因此其準(zhǔn)確性不僅來源于采樣的準(zhǔn)確性還來源于系統(tǒng)頻率測量的準(zhǔn)確性，因此加入測頻電路是必不可少的。此電流信號經(jīng)過電～+ 之間的電壓信號，由于所用的 A／D 轉(zhuǎn)換器是單極性的，而電流檢測信號是雙極性的，故交流模擬量信號在經(jīng)過電流、電壓轉(zhuǎn)換后，還要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換， A／D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓為+，因此偏移電壓取，使得偏移后的信號范圍在 0 至+ 之間。下面說明電流采樣電路，電壓采樣電路和電流采樣電路類似，在這里就不多做說明了。13 電壓和電流的檢測與調(diào)理電路電壓和電流的檢測與調(diào)理電路的主要功能是把互感器輸出的 mA 級弱電流信號轉(zhuǎn)化成適合 DSP 采樣的電壓信號。該模塊主要用于數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)的通訊。該模塊主要用于擴(kuò)展外部存儲器，存放程序代碼和數(shù)據(jù)。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：由A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS8364組成，該模塊主要用于實(shí)時采集電網(wǎng)參數(shù)。數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的硬件平臺由一片DSP(TMS320VC5502)，結(jié)合眾多的外圍接口芯片組成的，它主要有以下幾個模塊組成：處理器模塊：由DSP芯片TMS320VC5502及相應(yīng)的外圍電路組成，主要用來控制數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)處理工作。數(shù)據(jù)顯示與存儲系統(tǒng)主要完成測量數(shù)據(jù)的顯示、存儲工作。第 3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電力參數(shù)綜合測試儀的總體結(jié)構(gòu)如圖 所示：12T M S 3 2 0 V C 5 5 0 2處理器顯示和鍵盤電路存儲電路信號采集和轉(zhuǎn)換電路通信電路 圖 總體結(jié)構(gòu)圖整個系統(tǒng)分為兩大部分：數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示與存儲系統(tǒng)。由于本裝置采用加漢寧窗的修正算法，現(xiàn)把加漢寧窗的修正公式列出：（ 2462.5().)arg().(1,)iiANyXkf?????????????????????）對于功率的計(jì)算包括有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)的計(jì)算，功率的測量.在正弦波情況下，有功功率為: （）cos()PUI??其中： U、I電壓和電流的有效值，功率因數(shù)。由于在尋找插值點(diǎn)時用到了峰值點(diǎn)附近的兩條譜線，因此稱該方法為雙譜線插值算法。如果采用多項(xiàng)式逼近求出函數(shù) 的近似計(jì)算公式，結(jié)果()v???v中將不含有奇次項(xiàng)。其計(jì)算公式為：10 （）10202221(2)()()(()WkWkAANNy?????????????式（）中對兩根譜線采用的權(quán)重與各自的幅值成正比。當(dāng)采用切比雪夫多項(xiàng)式逼近奇函數(shù) 時，所??1g?求多項(xiàng)式的偶次項(xiàng)系數(shù)將為0，這樣就進(jìn)一步減少了乘法計(jì)算量。通過控制多項(xiàng)式逼近的次數(shù)，可以有效地控制逼近的精度。????1g?計(jì)算 可以采用多項(xiàng)式逼近方法。這樣，將式（）經(jīng)過變???.5,量代換和改寫后，可以得到： （）21()()_WNNy?????????令 ，并且當(dāng)N較大時，式（）一般可簡化為 ，2121()y??? ()g???其反函數(shù)記為 。顯然， 在離散頻譜中找021k???到這兩條譜線，從而可確定 和 令這兩條譜線幅值分別是 和1k2 1()yXkf?則由式()可知：22()yXkf?? （）10122()WkyN???由于 ，所以可引入一個輔助參數(shù)口 。sf峰值頻率 很難正好位于離散譜線頻點(diǎn)上，也就是說 一般不是整0fk? 0k數(shù)。本文采用在對加窗后進(jìn)行插值的雙譜線插值算法，該方法能極大地提高FFT計(jì)算的精度，從而滿足諧波測量中對諧波參數(shù)的精度要求?？焖俑盗⑷~算法理論比較成熟，是目前諧波測量中最基本的方法。本設(shè)計(jì)將三相電壓電流6路信號中的一路電壓信號送入到過零比較器得到與電壓信號頻率相同的方波信號輸出，由DSP的捕獲腳捕獲信號上升沿，利用系統(tǒng)時鐘計(jì)算出兩個上升沿之間的時間，從而計(jì)算出頻率。首先，需要專門測頻電路，首先采用前置低通濾波器，濾除電壓(電流)信號中的諧波分量，以避免測量結(jié)果受到諧波的影響，增加了硬件投資。另外，頻率同步也是實(shí)現(xiàn)高精度諧波分析的重要措施之一。在此條件下，任一點(diǎn)測得的頻率，均為系統(tǒng)頻率。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，負(fù)荷功率的增減，發(fā)電機(jī)出力的變動不斷發(fā)生，系統(tǒng)中不同節(jié)點(diǎn)的頻率產(chǎn)生不同程度的波動，這是一種企求系統(tǒng)能量均衡的動態(tài)過程，在不破壞系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，在各節(jié)點(diǎn)同時檢測，不易覺察到波動的差異。對系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析。本文的主要研究內(nèi)容包括：分析電力參數(shù)測試儀器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，指出開展電力參數(shù)綜合測試儀器研究的重要意義。本文主要針對我國電力系統(tǒng)供配電的實(shí)際情況，在分析電力參數(shù)測試儀器的現(xiàn)狀和傳統(tǒng)測試儀器存在的問題的基礎(chǔ)上，開發(fā)出一個基于DSP的電力參數(shù)綜合測試裝置，實(shí)現(xiàn)多種電力參數(shù)的實(shí)時測量。近幾年來隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷問世，使開發(fā)新式多功能電力參數(shù)測試儀成為可能。還有一些廠家采用模擬／數(shù)字變換型電能測量專用芯片(如AD公司的AD7755系列芯片和ATMEL公司的AT73C501芯片組)開發(fā)出來的產(chǎn)品，雖然在電能計(jì)量上取得了很好的精確度，但整體應(yīng)用范圍較窄，無法實(shí)現(xiàn)功能的多樣性，移植性較差，對于高速實(shí)時信號處理也不適合。而完成的功能也由傳統(tǒng)的計(jì)量發(fā)展到多條記錄存儲、可與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、可進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時測量(有線或無線)等。機(jī)械式電能表由于自身的機(jī)械特性導(dǎo)致其穩(wěn)定性和精度都不盡人意，隨著電力市場化改革的不斷深入，我國的國電網(wǎng)、省電網(wǎng)在各級電能計(jì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設(shè)中，大部分已將其更新為電子式電能表。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動經(jīng)蝸桿傳遞到計(jì)數(shù)器，累計(jì)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)，從而達(dá)到計(jì)量電能的目的。應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電力參數(shù)實(shí)時測量功能，在變電站一級一般都由遠(yuǎn)動裝RTU(Remote Terminal Unit)來實(shí)現(xiàn)；而在普通應(yīng)用環(huán)境中由于側(cè)重于電量的計(jì)量功能則多采用電能表來實(shí)現(xiàn)，主要是通過將有功功率對時間積分的方式進(jìn)行有功電能的計(jì)量。電網(wǎng)的電流、電壓過低過高。關(guān)鍵詞：電力參數(shù)；頻率；諧波分析；DSPAbstractIt is very significant that accurate and quick measurement of the electric power parameter for realizing the automation of power work 4dispatching and guaranteeing the safe operation of power work．With the development of modem power electronic technology,nonlinear loads are extensively applied in production and life．Their nonlinearity,impact and imbalance make power quality woPse and worse．Electric power parameters bee very important for people to grasp power supply line state and appraise electric quality．Measuring electric power parameters by digital signal processing technology has superiority in improving measurement precision and realtime performance．At the same time，digitization measurement makes the measurement system more intelligent．First,this paper introduces the development status and background of electric power parameters test instrument overall．The paper This frequency measurement method is hardware measuring method．In harmonic analysis．The improvement of fast Fourier transform the dual spectrum lines interpolation paper adopts the indirect measurement algorithm for the reactive power measurement through the parison of simulation results．Then the overall design scheme for the electric power parameters test instrument based on DSP is introduced．The instrument consists of two main parts：data acquisition and processing system，data display and storage system．This paper mostly plete the hardware and software design of the data acquisition and processing system．The