基于DSP平台的微机监控保护装置算法研究与应用

摘要

该课题的主要任务是研究微机监控保护装置的算法及其基于DSP平台的实现.论文从探讨微机保护算法思想的角度入手,概括和归纳了各种算法模型的原理,提出了一种新的算法分类方法,在其基础上介绍了微机保护领域的各种主流算法,并讨论了算法的稳定性及应用.傅氏算法是一种被广泛应用的具有良好滤波性能的算法,论文在分析其原理的基础上,对其内涵和外延在数字信号处理方面进行了拓展,探讨了其与正交函数、离散傅立叶变换和正余弦滤波器的辨证统一.由于傅氏算法原理上的局限,它不能完全滤除非周期分量,尤其对电流故障中常见的衰减直流分量的抑制能力很差.论文深入探讨了基于常用傅氏算法,即半波傅氏算法、全波傅氏算法、递推傅氏算法的各种改进算法,在相同波形函数和每周波采样点数的仿真条件下,对各种改进算法的精度和速度进行分析,并结合时延、运算量等多种因素,综合评估各种算法的性能.随着高性能的DSP芯片的出现,电力系统微机保护得以应用一些以往在单片机等低端微处理器上无法实现的复杂算法.论文研究了一种基于TMS320F240定点DSP芯片的小型微机监控保护装置的开发.装置要求达到的监控精度为±0.5％,保护精度为±3％,要求测量的电气参数包括三相线电压、三相电流、有功功率和无功功率.该文着重研究了装置的算法模块在DSP平台上的设计和实现,并总结了TMS320定点DSP芯片软件开发的经验.

目录

文摘

英文文摘

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绪论

第一章微机保护算法

1.1衡量算法性能的指标

1.2算法的分类

1.3主流算法介绍

1.3.1基于精确模型——纯正弦函数模型算法

1.3.2基于精确模型——傅氏算法

1.3.3基于随机模型——最小二乘滤波算法

1.3.4基于随机模型——卡尔曼滤波算法

1.3.5基于R-L串联模型——微分方程算法

1.4算法的稳定性

1.5算法的选择和应用

第二章傅氏算法

2.1傅氏算法的基本原理

2.2对傅氏算法的深入理解

2.2.1傅氏算法与正交函数的统一

2.2.2傅氏算法与离散傅立叶变换（DFT）的统一

2.2.3傅氏算法与正余弦滤波器的统一

2.3傅氏算法的频率响应

2.4衰减直流分量的影响

2.5常用的傅氏算法

2.5.1全波傅氏算法

2.5.2半波傅氏算法

2.5.3递推傅氏算法

2.6傅氏算法的仿真

第三章改进傅氏算法

3.1半波傅氏算法的改进

3.1.1半波傅氏算法与Mann-Morrison算法相结合的快速算法

3.1.2三数据窗消元的改进半波傅氏算法

3.1.3算法仿真结果

3.2全波傅氏算法的改进

3.2.1两数据窗消元的改进全波傅氏算法

3.2.2三数据窗消元的改进全波傅氏算法

3.2.3实时计算衰减直流分量参数的改进全波傅氏算法

3.2.4算法仿真结果

3.3递推傅氏算法的改进

3.3.1三数据窗消元的改进递推傅氏算法一

3.3.2三数据窗消元的改进递推傅氏算法二

3.3.3递推求解衰减直流分量的改进递推傅氏算法

3.3.4算法仿真结果

第四章微机保护算法基于DSP平台的实现

4.1 DSP技术及其在微机保护中的应用

4.1.1 DSP技术简介

4.1.2 DSP控制器的基本原理

4.1.3 DSP芯片的特点和基本结构

4.1.4 DSP系统的设计方法

4.1.5 DSP技术在微机保护中的应用

4.2基于DSP平台的微机保护装置设计

4.2.1微机保护装置的性能要求

4.2.2系统硬件设计

4.2.3系统软件设计

4.3微机保护算法模块在DSP平台上的实现

4.3.1 DSP的集成开发环境(IDE)

4.3.2基于定点DSP的软件开发经验总结

结论

附录A

致谢

参考文献

在学期间发表论文