智能配电网监测系统的实现(2)

作为AD73360的同类处理器，ADSP2191M可以通过设置轻易地达到上述要求。

图3 硬件系统分析与理论分析对比

系统软件设计

系统的软件设计比较复杂，分为A/D采样控制、LCD控制、串口传输、数据处理和谐波分析算法等几个部分。整个软件框图如图2所示。

其中，谐波分析算法代码量最大，也最重要，系统对配电网电能质量的分析就由它来完成;Flash驱动代码用于对Stm29w040进行驱动，它不在系统监测中使用，而是用来实现程序代码的下载。在系统开发代码的语言选择上，采用DSP汇编语言和C语言相结合的方式，以C语言为主，汇编语言为辅。

219x_int_tab.asm文件的处理：在介绍整个系统流程之前，先介绍一下219x_int_tab.asm文件。当软件主函数存在于C文件的时候，219x_int_tab.asm 文件被系统默认为项目的一部分，并对项目进行中断向量初始化。当中断发生后，程序指针跳转到该文件的相应位置，通过 ___lib_int_determiner函数来寻找中断服务程序的入口，一旦找不到服务程序入口，就会造成程序死锁，无法正常运行，而采用C语言实现中断函数比较复杂。为了提高系统开发速度，减少系统程序代码，系统开发时要先对219x_int_tab.asm中的中断向量表进行修改，将中断服务程序入口直接给中断向量表就可以完成该函数的功能。系统软件的开发工具为ViusalDSP++3.0。

在软件设计中，最重要的是谐波分析算法的设计。因为它是软件设计的核心，不仅代码量比较大，而且也是系统测量精度的决定性因素之一。本方案采用成熟的FFT(快速傅立叶算法)作为系统的谐波分析算法，同时，为了抑制FFT算法自身的栅栏效应和频谱泄露问题，加入了汉宁窗和插值算法。由于代码量较大，这里就不给出源代码了。

在系统的软件设计中，用到了两个中断：同步串口发送中断和同步串口接收中断。前者用来实现对AD73360的配置，后者用来实现从AD73360读取转换后的采样数据。它们的代码也不在此详述了。

除此之外，系统还开发了异步串口、可编程标志引脚和LCD控制等待，使整个系统更加智能化、人性化。这里就不一一介绍了。

系统分析与软件分析的比较

系统开发完毕后，为了对系统分析的结果进行检测，使用与软件分析进行比较的方法。将时域原始数据导入 Matlab软件，通过该软件内的FFT算法对数据进行分析，可以得到一组相应的时域波形、幅值谱和相位谱图形。将这些图形与系统硬件分析在DSP系统中所得到的对应图型进行比较，就可以看出本设计的硬件系统分析与理论分析的差异。图3就是这些图形的对比情况。

DSP硬件系统与Matlab软件所分析的原始数据是相同的，但是它们所采用的分析方法是不同的：一个是系统开发的算法、一个是软件自带的工具，所以，可以通过对比来审核开发系统算法的可靠性。可以看出，在对比图中，开发系统得到的时域信号的波形和幅值、相位谱与Matlab软件的分析结果具有相当的一致性。限于篇幅，最终的分析数据不再详述了。

为了比较系统的可信度，可采用多次分析的方法，分析比较数据可以看出，虽然采用不同的分析系统，但是二者结果误差很小，基本相同，这就说明系统的硬件监测结果有相当的可靠性。

结语

以AD73360和ADSP2191M处理器为系统硬件核心，系统具有如下特点：

•系统硬件设计简洁，不仅容易实现而且成本较低。

•系统没有外部扩展SRAM，对硬件要求比较低。

•使用DSP处理器未用接口资源，系统软件方便升级。

•系统的软件设计采用汇编和C语言相结合的方法和加窗插值FFT算法，可以提高代码的开发速度和系统整体的测量精度。由比较结果来看，该方案符合电力系统的要求，可靠性高，而且至少可以满足每周期160点的实时采样