基于DSP技術的電力系統數據采集仿真測試的實現

李鐵款

（廣東電網公司佛山三水供電局，廣東 佛山528100）

0 引言

基于DSP技術的電力遠動系統數據采集是采用數字信號處理方法中的FFT（快速傅里葉變換算法），將數據采集的電流、電壓中的干擾轉化為高次諧波，避免模擬濾波電路參數不匹配帶來誤差，大大提高了測量精度。本人根據數字信號處理原理及應用DSP芯片、MPU芯片雙CPU為核心的電力微機遠動裝置的設計思路，進行了相關軟件算法設計的仿真測試，實現電參數的測量功能。

對一個已明確的頻率、幅值、相位待測信號進行加窗傅里葉分析，通過Matlab和CCS得出仿真結果，算法可行性得到驗證，為實現DSP系統的硬件電路的設計奠定基礎。

1 測試信號波形圖

通過Matlab程序對信號進行分析，設基波頻率為50Hz；直流分量為10，基波幅值20，二次諧波幅值10，三次諧波幅值15，表達式如下：

測試信號波形圖如圖1所示，測試信號傅里葉變化圖如圖2所示。

圖1 測試信號波形圖

2 基波頻率仿真分析

分析基波頻率，通過一個簡單的待測信號f（t）＝sin（ω0t＋φ1），可以得出φ1，要得出f（瞬時頻率），或者ω0，就要在時間上平移原信號，得到平移后的信號：

f′（t）＝sin［ω0（t－Δt）＋φ1］＝sin［ω0t＋（φ1－ω0Δt）］ （2）

一個時間Δt的改變量對應于一個Δφ＝ω0Δt的相位改變量（圖3）。

圖2 測試信號傅里葉變化圖

圖3 解卷繞后相位隨時間的變化

由于f＝2πω，Δt→0，可以得出：對θ求導即可確定被測信號中該頻率分量的瞬時頻率f。即：

做平移，則可得到平移m個Δt后h次諧波所對應的ah和bh的表達式：

求得平移后的相位，并得到幅值與平移時間的關系：

以上頻率的數值多在50Hz左右波動，可以得出基頻頻率為f1＝50Hz（圖4、圖5）。

表1 不同時刻所對應的瞬時頻率

圖4 基波相位圖仿真

3 結語

通過Matlab和CCS得出的仿真結果，軟件算法設計的可行性得到了驗證。

圖5 基波頻率

［1］劉毅，孫瑩光，杜祥嶺．FFT算法在電力監控計算中的應用［J］．遼寧工學院學報，2001（4）

［2］趙永秀．基于SRFFT算法的電力系統諧波分析的研究［D］．西安：西安科技大學，2003