智能電量采集裝置中FFT算法研究

建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的核心內(nèi)容是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)和設(shè)備的智能化，其范圍涵蓋了電力系統(tǒng)中發(fā)、輸、配、用和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)。發(fā)展智能電網(wǎng)本質(zhì)上是為了減少一次能源消耗，提高供電可靠性和改善電能質(zhì)量，以更好的滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求。對(duì)電網(wǎng)中基本電氣量的快速采集與分析處理，是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)控制與保護(hù)的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)響應(yīng)的必要條件之一，也是發(fā)展智能電網(wǎng)的基本條件之一。基于電氣量快速采集分析與處理的智能電表已脫離了國內(nèi)目前單純實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表功能的概念，而是集成了雙向通訊、根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)進(jìn)行雙向電能計(jì)量、分布式可再生能源接入、家用電器管理與控制、電能質(zhì)量監(jiān)控、防竊電等一系列高度智能化的用戶端路由器。基于電氣量快速采集分析與處理的智能電表是實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上可以開發(fā)很多用戶服務(wù)項(xiàng)目，幫助用戶節(jié)省用電開支，使電網(wǎng)提高運(yùn)行效率。本文在研究傳統(tǒng)的DFT算法和積分算法的基礎(chǔ)上，分析了FFT算法的優(yōu)越性，給出了C代碼和程序流程圖，并通過邏輯分析儀驗(yàn)證了本算法的正確性。

1FFT算法

FFT是DFT的一種有效的算法，通過選擇和重新排列中間結(jié)果，減小運(yùn)算量。

設(shè)X（n）為N點(diǎn)有限長序列，其DFT公式為

4總結(jié)

本文用ADS7864芯片在20ms內(nèi)完成對(duì)6路通道Ua，Ub，Uc，Ia，Ib，Ic的32次采樣，完成后，應(yīng)用ARM微控制器，LPC2119芯片做CPU對(duì)32次采樣值進(jìn)行FFT運(yùn)算，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)FFT的運(yùn)算時(shí)間為7ms，滿足了一個(gè)周波計(jì)算一次，即一秒鐘計(jì)算50次，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)要求。得到直流分量，基波分量和14次諧波分量。針對(duì)直流分量采用二瓦計(jì)法求出有功功率P，無功功率Q，可計(jì)算單向電路的功率和功率因數(shù)，也可以計(jì)算三相，算法簡單靈活。本算法的應(yīng)用，為基于電氣量快速采集分析與處理的智能電表提供了準(zhǔn)確和快速的數(shù)據(jù)來源，同時(shí)ARM微控制器的使用也為智能終端設(shè)備功能開發(fā)提供了基礎(chǔ)。