基于TMS320LF2407的馈线终端装置设计

3 系统软件设计  

软件采用C语言编程，对实时性要求较高的部分采用汇编语言,提高运行速度。C语言开发速度快、可读性、可移植性好，DSP汇编语言有适合FFT运算的反转寻址、循环寻址等指令。  

系统软件完成的主要功能：6路电压、电流模拟量采集。8路开关量信号采集，3路开关量输出控制,系统初始化，故障判断,串口通信等。

3.1 系统主程序流程  

为了实现FTU的功能以及硬件要求。软件设计主程序流程如图6所示。  


  
系统上电后首先初始化设置，依次对片内的外设(事件管理器EVA、EVB、I/O端口、SCI模块、看门狗等)进行初始化，从DS12887中读取当前日历时钟数据。初始化完成后打开中断，在中断中进行MD数据采集，TMS320LF2407读数据，然后进行FIR滤波,再对DSP已经采样存入DSP的信号进行运算，对各路信号进行FFT运算，计算其幅度，并存入RAM。CPU对电流进行判断。看是否超过预定值，判断是否发生故障，然后运用故障定位算法，迅速定位故障,根据上方发出的命令进行分合闸操作。通过通信程序实现与主站的通信，主要包括数据上报、整定参数值下发等。  

软件采用模块化设计，由主程序模块、中断服务程序模块和功能子模块三大部分组成。包括初始化模块、数据存储模块、显示模块、通信模块、参数修改模块等。
   
主程序：


  
3.2 基本量计算  

采用14位A/D交流采样，每个周期进行64点采样，测量计算出电流、电压、有功功率、无功功率功率因数等。  

根据采样得到的电压u(n)、电流i(N)，可以计算出电网的其他参数；功率的平均值(有功功率)、交流电压有效值U、交流电流有效值，I、有功功率P、视在功率S、功率因数cosφ。计算公式如下：  

电压、电流有效值：


  
此外，由于采用了同步采样技术，零序电流值可以由软件求出。将每次采样得到的三相电流数据求和即可。对于对称电网来说，其值应该为零，但实际电网并不是完全对称的，因此要判断单相接地故障，不能简单地将电流有效值和零相比较，应该根据实际电网运行设定一个整定值，这一整定值可以由FTU在正常情况下的零序电流有效值加一个裕量来得到。

3.3 频率测量  

交流采样系统中，通常是一个周波采样N点的电量值．然后对这些数据进行处理。如果电网频率恒定，则采样间隔t=T/N(T为周期，N为采样点)，而电网的频率一般都有一定的波动，所以要不断调整采样间隔。   

输入信号先滤波，然后再由过零比较器LM339整形成方波信号后作为计数器的门控信号。计数器在此门控信号有效时间内对输入脉冲的个数进行累计。计数完成后，锁存计数值并由TMS320-LF2407读取,再由软件将计数值乘以计数脉冲的周期,即可得到被测信号的周期。

4 结束语  

本文针对配电自动化系统中的馈线终端装置，结合数字信号处理技术，研究并设计了基于TMS320LF2407的FTU，实现了DSP的外围电路，模拟量、开关量的采集电路，通信电路设计等。编写了FTU硬件电路的软件程序，实现了故障定位、隔离和供电恢复等重要功能。