基于dsp和msp430的低功耗电力系统故障录波器的制造方法
【专利摘要】本实用新型的目的在于提供一种基于DSP和MSP430的低功耗电力系统故障录波器，其特征在于包括：数据采样模块、信号调理模块、数模转换�？�、数据处理�？楹臀尴咄ㄐ拍？椋凰鲂藕诺骼砟？榻鍪莶裳？槭涑龅某跫兜缧藕抛怀赡芄宦闶Ｗ黄鰽DC输入要求的标准电平信号，再由数模转换器将经过采样电阻后的微弱电压信号经过放大，通过电压跟随器缓冲、隔离和提高带载能力，最后经过二阶低通滤波滤除噪声干扰，送给数据处理�？榻写�。该电力系统故障录波器解决了以往故障录波器采样性能有限、采样率低、无法进行波形暂态分析的缺点，用于实现数据采集、分析处理、数据远传等功能。
【专利说明】基于DSP和MSP430的低功耗电力系统故障录波器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种故障录波器，尤其是一种低功耗电力系统录波器。
【背景技术】
[0002] 在电力系统监控领域中，一般采用录波器来监视和记录电力系统的运行状况。录 波器所记录的各种参数对于分析电力系统正常运行时的电能使用情况起着重要的作用，而 且故障阶段所记录的数据对于分析电力系统事故发生原因，帮助寻找故障发生点，迅速处 理相关故障事故，特别是分析继电保护运行状态起着关键的作用。
[0003] 由于PT取电容量的限制，因此故障录波器的功耗不能太大，采样性能有限；另外 目前的故障录波器与通讯子站之间的无线射频通信效果不佳。针对这种情况，本实用新型 提出了一种基于DSP和MSP430低功耗的，且具有改进无线通信�？榈牡缌ο低彻收下疾� 器，用于实现数据采集、分析处理、数据传输等功能。。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种基于DSP和MSP430的低功耗电力系统故障录波 器，从而实现将配电线路以及站点的运行信号即时传输给主站，以供实时分析。
[0005] 本实用新型的目的可通过以下的技术措施来实现：
[0006] -种基于DSP和MSP430的低功耗电力系统故障录波器，包括数据米样�？椤⑿藕� 调理模块、数模转换�？�、数据处理模块和无线通信�？椋�
[0007] 所述的数据采样�？榈氖涑龆擞胄藕诺骼砟？榈氖淙攵肆樱莶裳？榈氖� 入端与线路电流、电压信号连接；信号调理�？榈氖涑龆擞胧Ｗ荒？榈氖淙攵肆樱� 所述的数据处理�？橛胧Ｗ荒？槭涑龆肆樱鍪荽砟？榈拇谟胛尴咄ㄐ� �？榈拇诹樱黄渲兴鍪莶裳？橹邪�3相电流互感器（CT)和3相电压互感器 (PT)，用于采集线路电流和电压信号；所述信号调理�？榻�3相CT和3相PT输出的初级电 信号转换成能够满足数模转换器ADC输入要求的标准电平信号，再由数模转换器将经过采 样电阻后的微弱电压信号经过放大，通过电压跟随器缓冲、隔离和提高带载能力，最后经过 二阶低通滤波滤除噪声干扰，送给数据处理�？榻写�。
[0008] 所述数据处理�？椴捎玫氖�32位的DSP芯片，另外还包含时钟。
[0009] 所述的数据处理�？榈腎/O接口通过控制总线与数模转换�？榱樱龅氖� 处理�？榈氖葑芟呓涌� D0?D15通过数据总线与数模转换模块连接。
[0010] 所述无线通信模块采用射频通信。
[0011] 所述的无线通信�？椴捎玫氖荕SP430芯片，包括射频通信单元和串口，无线通信 �？榈拇谟胧荽砟？榈拇诹樱淦低ㄐ诺ピ胪獠可淦堤煜吡�。
[0012] 本实用新型对比现有技术，优点在于提供了一种低功耗的，且具有改进无线通信 �？榈牡缌ο低彻收下疾ㄆ鳎饩隽艘酝收下疾ㄆ鞑裳阅苡邢�、采样率低、无法进行波 形暂态分析的缺点，用于实现数据采集、分析处理、数据远传等功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型的系统原理图；
[0014] 图2是本实用新型系统的控制框图。
【具体实施方式】
[0015] 一种基于DSP和MSP430的低功耗电力系统故障录波器，采用了 DSP芯片作为控制 核心的数据采集分析�？椋糜诓杉�6路电压电流模拟信号并进行分析处理，然后将数据 通过串口传输给无线通信�？橹械腗SP430单片机。MSP430单片机对数据处理�？榉⑺凸� 来的数据进行显示，并通过内部集成的射频通信单元将数据转发给监控子站。
[0016] 如图1所示，该滤波器包括：数据采样�？�、信号调理�？�、数模转换模块、数据处 理�？�、射频通信�？�。
[0017] 数据采样�？榈氖涑龆擞胄藕诺骼砟？榈氖淙攵肆樱莶裳？榈氖淙攵� 与线路电流、电压信号连接，数据采样�？橹邪�3相电流互感器（CT)和3相电压互感器 (PT)，用于采集线路电流和电压信号；
[0018] 信号调理模块的输入端与数据采样�？榈氖涑龆肆樱藕诺骼砟？榈氖涑龆擞� 数模转换模块的输入端连接，信号调理模块将3相CT和3相PT输出的初级电信号转换成 能够满足数模转换器ADC输入要求的标准电平信号，再将经过采样电阻后的微弱电压信号 经过放大，通过电压跟随器缓冲、隔离和提高带载能力，最后经过二阶低通滤波滤除噪声干 扰，送给数据处理�？榻写恚�
[0019] 数据处理模块的数据接口 D0?D15通过数据总线与数模转换模块连接，I/O接口 通过控制总线与数模转换�？榱樱荽砟？榈拇谟胛尴咄ㄐ拍？榈拇诹樱� 据处理�？椴捎玫氖�32位的DSP芯片，另外还包含时钟；
[0020] 无线通信�？椴捎玫氖荕SP430芯片，包括射频通信单元和串口，无线通信�？榈� 串口与数据处理�？榈拇诹樱淦低ㄐ诺ピ胪獠可淦堤煜吡�。
[0021] 参照附图2,进一步说明【具体实施方式】。首先，通过电压互感器（PT)、电流互感器 (CT)对电网三相电压电流共6路遥测参数进行实时检测，测得的6路模拟量经由信号调理 �？榻懈衾�、放大、滤波等步骤，然后数据处理�？橹械腄SP芯片控制数模转换�？榻�6 路模拟信号转换成数字信号，利用FFT算法对遥测量进行分析，提取出基波和各次谐波分 量，计算出有功功率、无功功率和THD等相关参数。最后通过串口传送给无线通信�？椋� 后将数据传输给通信子站。
[0022] 故障录波器借助无线通信�？椋荽渲镣ㄐ抛诱荆儆赏ㄐ抛诱局械腉SM �？椋ü鼼PRS无线公网传输至远端的主站，以便主站对整个区域的电力系统运行情况进 行分析。系统通过后台主站进行控制，如图所示，各个通信子站通过无线通信�？榻邮罩髡� 的指令，然后将指令下发给故障录波器，由故障录波器根据指令的要求完成相应的工作任 务。
[0023] 出于资源利用和设计简单性考虑，DSP芯片的时钟电路采用外接晶振的方法，即在 DSP芯片XI和X2引脚之间连接一个晶振来启动内部振荡器。外部晶振工作频率为30MHz。
[0024] MSP430芯片内部集成了无线射频单元，为了提高数据的传输速度，本系统的射频 收发频率设为915MHz，数据传输速率为38. 4kbps，信道间隔为100kHz，发送功率最大可以 达到50dBm，传输距离达到100m。无线射频单元的供电电源采用蓄电池供电，其电压为+3V， 外接晶振为26MHz。可以实现数据的广播方式发送、按照目标地址发送模式，除了可以实现 一般的点对点数据通信功能外，还可以实现多点之间的数据通信。
[0025] 本实用新型所提出的电力系统故障录波器与后台主站的协同工作过程为：后台主 站通过无线通信模块发送相关的控制指令，如三相电压、三相电流、频率、谐波分析等；DSP 芯片通过无线通信�？榻邮罩骰闹噶睿邮胀瓿珊蠖灾噶罱信卸希⒏葜噶畹囊� 进行数据采集，再将数据交由MSP430单片机分析处理；然后将数据通过内部集成的无线通 信�？榇透ㄐ抛诱荆ㄐ抛诱驹偻ü尴吖浠睾筇ㄖ髡荆员阒髡窘姓宸� 析。
[0026] 本实用新型的实施方式不限于此，在本实用新型上述基本技术思想前提下，按照 本领域的普通技术知识和惯用手段对本实用新型内容所做出其它多种形式的修改、替换或 变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种基于DSP和MSP430的低功耗电力系统故障录波器，其特征在于包括：数据采样 �？�、信号调理�？�、数模转换�？�、数据处理�？楹臀尴咄ㄐ拍？椋� 所述的数据采样�？榈氖涑龆擞胄藕诺骼砟？榈氖淙攵肆樱莶裳？榈氖淙攵� 与线路电流、电压信号连接；信号调理模块的输出端与数模转换�？榈氖淙攵肆樱凰� 的数据处理�？橛胧Ｗ荒？槭涑龆肆樱鍪荽砟？榈拇谟胛尴咄ㄐ拍？榈� 串口连接；其中所述数据采样�？橹邪�3相电流互感器（CT)和3相电压互感器（PT)，用 于采集线路电流和电压信号。
2. 根据权利要求1所述的电力系统故障录波器，其特征在于：所述数据处理�？椴捎� 的是32位的DSP芯片，另外还包含时钟。
3. 根据权利要求1所述的电力系统故障录波器，其特征在于：所述的数据处理模块的 I/O接口通过控制总线与数模转换�？榱樱龅氖荽砟？榈氖葑芟呓涌� D0~D15 通过数据总线与数模转换�？榱�。
4. 根据权利要求1所述的电力系统故障录波器，其特征在于：所述无线通信�？椴捎� 射频通信。
5. 根据权利要求4所述的电力系统故障录波器，其特征在于：所述的无线通信�？椴� 用的是MSP430芯片，包括射频通信单元和串口，无线通信�？榈拇谟胧荽砟？榈拇� 口连接，射频通信单元与外部射频天线连接。
【文档编号】G01R31/00GK203849334SQ201420014408
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】余南华, 李传健, 黄曙, 刘玮, 郑文杰, 李 瑞, 郭晋楠, 张建平, 张然 申请人:广东电网公司电力科学研究院
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