DSP 与CPLD 的智能变电站电网IED 设计 引言 随着新技术的不断发展，数字化变电站正在兴起。在智能电网规划的推动下，未来数字化变电站将成为新建变电站的主流。众所周知，电网信号量极多且相关性很强，这给采集计算和实时监测带来了很大的麻烦。为了解决这一问题。本文的设计师基于DSP 和CPLD搭建的智能IED(Intelligent Electronic Device，智能电力监测装置)可以同时采集多路信号，并通过FFT 算法得到电网运行的关键数据。 基于IEC61850 的智能变电站的逻辑如图1 所示。IEC61850 协议主要定义了变电站的信息分层结构：过程层、站控层和间隔层。本文重点研究智能IED 设备，按照IEC61850协议的描述，IED 检测设备位于间隔层和过程层。其中，负责存储测量数据、进行电网数据分析和诊断的主IED 位于间隔层；与现场传感器直接联系的测量IED 位于过程层；处于站控层的变电站现有计算机系统将存储长期的历史数据和诊断结果 。 图1 智能变电站逻辑框 图 1 系统硬 件 设计 该 系统由 DSP、CPLD 和高 速 A／ D 转 换 器搭建的算法模 块 ，多路选 择 数据采集模 块 和信号滤 波 模 块 组 成。负责DSP 采集的是 目 前 较 为主流的工 控 DSP，CPLD 采用 的是 Altera 公司 的EPM3256，A／ D 转 换 器采用 的是 Maxim 公 司 的14 位高 速 芯 片 MAX125。DSP 专 注 于电网能量质 量的计算，而 CPLD 和高 速 A／ D 转 换 器构建的电路适 用 于多路信号的同时采集。 智能IED 处理 流程如图2 所示。检测的信号主要是 三 相电压 、三 相电流信号。信号前 端 电路将执 行低 通滤 波 功 能，滤 除 对 信号影 响 比 较 大的杂 波 。随后 信号被 高 速 A／ D 转 换器采集，通过A／ D 转 换 器+CPLD 电路实现，最 后 通过数据总 线 送 至 DSP。完 成参 数计算后 ，DSP 把 数据格 式 进行统一打 包 上 传给主控 IED，其主要功 能是 接收 检测IED 的数据，并上 传给数据库 。 图 2 智 能 IED 处 理 流 程 1． 1 多 路 选 择 开 关 本 系 统 采 集 的 对 象 较 多 ， 由 于 计 算 功 率 因 数 角 和 介 损 角 必 须 是 同 相 同 时 刻 的 电 压 和电 流 之 间 的 相 位 差 ， 因 此 必 须 同 时 采 集 三 相 电 压 对 应 的 三 相 电 ...
