DSP與無線通信的電力系統(tǒng)故障錄波器設計

摘要：針對目前電力系統(tǒng)故障錄波器中缺少無線通信的缺陷，設計出一種結合DSP與無線通信模塊的電力系統(tǒng)故障錄波器。分析了系統(tǒng)運行原理以及無線通信模塊在電力系統(tǒng)故障錄波器中的應用方法，介紹了電力系統(tǒng)故障錄波器的硬件設計和軟件流程，并驗證了無線通信模塊應用在電力系統(tǒng)故障錄波器的可行性。
關鍵詞：電力系統(tǒng)；故障錄波器；TMS320F2812；SZ05；無線通信模塊

引言
電力系統(tǒng)錄波器是一種長期應用在電力系統(tǒng)中，用來監(jiān)視電力系統(tǒng)運行狀況的一種自動記錄裝置。它可以記錄系統(tǒng)正常和非正常狀況下系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流的變化，以及電力系統(tǒng)故障情況下系統(tǒng)頻率、有功功率、無功功率的全過程變化。其所記錄的各種參數(shù)對于分析電力系統(tǒng)正常運行下電能的應用情況起著重要的作用，而且故障階段記錄的數(shù)據(jù)對于分析電力系統(tǒng)事故發(fā)生原因，幫助尋找故障發(fā)生點，迅速處理相關故障事故，特別是分析繼電保護運作行為起著關鍵的作用。目前電力系統(tǒng)錄波器已成為電力系統(tǒng)自動化及系統(tǒng)管理的重要組成部分。
參考文獻設計的是一種基于DSP的電力系統(tǒng)故障錄波器，采用以太網(wǎng)方式來控制。參考文獻設計的電力系統(tǒng)故障錄波器采用計算機與局域網(wǎng)相結合的方法，其缺點是只能以局域網(wǎng)方式來連接，使得產品應用有一定的局限性。以上兩種設計方案均須架設局域網(wǎng)絡，才能實現(xiàn)其傳輸功能。本文采用基于DSP與無線通信模塊的設計方案，可以實現(xiàn)1000～2000 m之間的傳輸，而且每個無線通信模塊都可以作為一個小中繼器，可以實現(xiàn)間接傳輸，進而使傳輸距離更遠。

1 系統(tǒng)運行原理
簡單來說，電力系統(tǒng)故障錄波器是一個測量裝置，其運行原理如圖1所示。首先，電網(wǎng)的各項電壓、電流通過濾波器濾去高頻干擾和低頻漂移信號。之后，由檢測部分的電壓、電流傳感器對電網(wǎng)三相電壓、電流等基本參數(shù)進行實時檢測，所測的6路模擬量傳遞給16位A／D轉換芯片AD7656。DSP芯片TMS320F2812控制AD7656將6路模擬量轉換成數(shù)字量，利用FFT算法對電壓、電流的數(shù)字量進行分析，提取出基波和各次諧波分量，并算出有功功率、無功功率和THD值等相關參數(shù)。最后，通過串口傳送給無線通信模塊，進行無線通信傳輸。

電力系統(tǒng)故障錄波器借助無線通信模塊，將分析處理后的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡傳輸至遠端主機，以便主機對整個區(qū)域的電力系統(tǒng)運行情況進行分析。遠端主機也可以發(fā)送控制命令到各個子站的傳輸模塊，由傳輸模塊再傳送到主處理器，用于控制電力系統(tǒng)錄波器的運行，包括要采集的某相電壓或電流的數(shù)據(jù)、顯示的刷新頻率、其他參數(shù)設置和工作模式等。整個系統(tǒng)的控制由一個中央主機進行控制，這里以10個站點為例進行說明。如圖2所示，主機通過無線通信模塊發(fā)送指令給各個站點，各個站點通過無線通信模塊接收主機的指令，然后根據(jù)指令的要求完成相應的工作任務。DSP通過無線通信模塊將所測數(shù)據(jù)傳輸給主機，以供主機進行數(shù)據(jù)分析。