智能變電站電網(wǎng)ied

1、DSPDSP與CPLDCPLD的智能變電站電網(wǎng)的智能變電站電網(wǎng)IEDIED設(shè)計設(shè)計引言引言隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化變電站正在興起。在智能電網(wǎng)規(guī)劃的推動下，未來數(shù)字化變電站將成為新建變電站的主流。眾所周知，電網(wǎng)信號量極多且相關(guān)性很強，這給采集計算和實時監(jiān)測帶來了很大的麻煩。為了解決這一問題。本文的設(shè)計師基于DSP和CPLD搭建的智能IED(IntelligentElectronicDevice，智能電力監(jiān)測裝置)可以同時采集多路信號，

2、并通過FFT算法得到電網(wǎng)運行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。基于IEC61850的智能變電站的邏輯如圖1所示。IEC61850協(xié)議主要定義了變電站的信息分層結(jié)構(gòu)：過程層、站控層和間隔層。本文重點研究智能IED設(shè)備，按照IEC61850協(xié)議的描述，IED檢測設(shè)備位于間隔層和過程層。其中，負(fù)責(zé)存儲測量數(shù)據(jù)、進行電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析和診斷的主IED位于間隔層；與現(xiàn)場傳感器直接聯(lián)系的測量IED位于過程層；處于站控層的變電站現(xiàn)有計算機系統(tǒng)將存儲長期的歷史數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果。圖1

3、智能變電站邏輯框圖1系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計該系統(tǒng)由DSP、CPLD和高速A／D轉(zhuǎn)換器搭建的算法模塊，多路選擇數(shù)據(jù)采集模塊和信號濾波模塊組成。負(fù)責(zé)DSP采集的是目前較為主流的工控DSP，CPLD采用的是Altera公司的EPM3256，A／D轉(zhuǎn)換器采用的是Maxim公司的14位高速芯片MAX125。DSP專注于電網(wǎng)能量質(zhì)量的計算，而CPLD和高速A／D轉(zhuǎn)換器構(gòu)建的電路適用于多路信號的同時采集。智能IED處理流程如圖2所示。檢測的信號主要

4、是三相電壓、三相電流信號。信號前端電路將執(zhí)行低通濾波功能，濾除對信號影響比較大的雜波。隨后信號被高速A／D轉(zhuǎn)換器采集，通過A／D轉(zhuǎn)換器CPLD電路實現(xiàn)，最后通過數(shù)據(jù)總線送至DSP。完成參數(shù)計算后，DSP把數(shù)據(jù)格式進行統(tǒng)一打包上傳給主控IED，其主要功能是接收檢測IED的數(shù)據(jù)，并上傳給數(shù)據(jù)庫。功能I／O引腳相連。由于本系統(tǒng)需同步采集20路前端信號，而MlAX125為8通道差分輸入A／D轉(zhuǎn)換芯片，所以本系統(tǒng)需用3片MAX125芯片。14信號

5、調(diào)理電路信號調(diào)理電路220kV或以上的變壓器引出的信號，要經(jīng)過現(xiàn)場復(fù)雜的環(huán)境再進入傳感器。從傳感器進入MAX125的信號還要經(jīng)過長線傳輸。它的信號通常不能被控制單元直接接收，因此信號調(diào)理電路就成為控制系統(tǒng)中必不可少的一部分。一般來說在差分輸入端將20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號轉(zhuǎn)換成1～5V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，經(jīng)信號調(diào)理電路調(diào)理后輸入A／D轉(zhuǎn)換器。其中輸出端電壓高于A／D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓值，在此進行分壓后進行采樣。電力系統(tǒng)中大量的非線性負(fù)載，會使得電網(wǎng)

6、的電能質(zhì)量大幅降低。從電網(wǎng)中采集的信號如果不做任何處理將會影響DSP的運算精度。本系統(tǒng)中對信號的處理采用的是低通濾波器。低通濾波模塊一般是用電路元件(如電阻、電容、電感)來構(gòu)成所需要的頻率特性電路。一個理想的低通濾波器能夠完全剔除高于截止頻率的所有頻率信號，并且低于截止頻率的信號可以不受影響地通過。2系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計21軟件流程軟件流程首先是DSP相應(yīng)功能的初始化，包括串口、定時中斷、部分用作控制線的I／O口。在數(shù)據(jù)處理之前首先