[发明专利]一种电能监测DSP控制系统

说明书

技术领域

本发明设计电力智能控制领域，具体涉及一种电能监测DSP控制系统。 

技术背景

随着国内电力系统快速发展，对电能质量的要求不断提高，而国内相关测量技术产品应用不广泛，所以，吸引了一些科研单位的技术研究。电能质量分析仪是一种对电网或者设备供电质量及消耗电能量进行监测和分析的专用仪表，通过专业的分析软件可以帮助用户定位、预测、防止、诊断和排除配电系统的故障，并且能够进行长期的负载研究分析和节能评估。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种高精度、高效率和实时监测的电能监测系统。 

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：一种电能监测DSP控制系统，该系统包括硬件接口与底层驱动、DSP控制架构、实时测量设计、数据通讯和系统纠错处理，所述DSP软件架构包括初始化模块(在main()函数中进行初始化，即DSP/BIOS内核启动之前完成初始化)、AD采样模块、双口RAM模块、实时监测模块、闪变测量模块、骤升骤降中断监测模块、暂态捕捉模块、高速记录模块和波形记录模块。 

DSP系统中用到三个硬件中断，即两个AD采样的EOC信号经EMDA触发的中断和频率测量中断，设定AD的中断优先级小于频率测量中断，AD采样是通过EDMA实现PING-PONG方式采样，即每半周波触发一次CPU中断。 

DSP/BIOS支持16个硬件中断优先级，E80的DSP应用软件使用了一个软件中断，相对时间调度中断，其由AD采样硬件中断触发，软件中断任务 是抢断式的，即高优先级的任务可以抢断低优先级的任务，而硬件中断不可抢断，所以硬件中断和软件中断需成对出现的。 

进一步的，所述实时测量还包括时间基准采样，UNIX时间+毫秒(范围2000.00.0000:00:00到2099.12.31：23.59.59)，PPC实时更新时间，并将时间(UNIX时间+毫秒)放到双口RAM中，供DSP读取。 

频率计算，输入量为三相电压信号，输出系统频率、AD采样控制信号，通过将三相电压信号引入FPGA进行处理，让其输出一路的方波和N次方(N＝单周波采样点数)倍频率的方波，过零检测环节将三相电压正弦信号转换为同相位的方波，FPGA将三相方波信号通过逻辑或的方式转换为同频率的一路方波，将方波信号引入GPIO(GP2P12)触发中断，并控制定时器的计数，实现频率的测量。 

采样控制，FPGA输出频率为逻辑或输出方波频率的1024倍频的方波，将所输出方波引入ADC芯片的HOLDX管教，控制AD转换的起始时刻，实现同步采样，通过绝对时间线程，判断是否到1s、3s、10s和可设置的实时时间进行标记，并启动计算流程，计算流程根据计算标记启动相应时间间隔的计算，每次时间间隔的计算都将由DSP计算出来的采样间隔结果传给FPGA，如果FPGA计算出来的采样间隔与DSP计算有偏差，则以DSP的计算结果为准。 

进一步的，所述实时测量设计包括的谐波、间谐波监测，输入量为10个周波采样值，输出量为5Hz分辨率分量的向量，通过子组算法计算为基波向量、间谐波向量、谐波畸变率、谐波向量、谐波畸变率、谐波相角等。 

间谐波的计算采用素因子算法，10周波的5120个采样点经过5次1024点的FFT和1024次的5点FFT，再经CRT映射得到间谐波计算的实部和虚部的结果，综合统计主要包括基波向量的提取，间谐波向量和畸变率的计算，谐波 向量、相角和畸变率的计算。 

1024点的FFT采用DSP6747的FFT算法库函数，5点FFT采用5点的WFTA计算公式，电流谐波和间谐波的计算方法与电压相同。(间)谐波结果统计采用子组算法间谐波的测量可以在3s测量基础上，综合出3min、10min或2h的测量值，综合方法是取所选时间间隔内的3s测量值的均方根，即：