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電力系統論文范文第1篇

1.1煤礦井下供電系統運行不穩定

煤礦井下供電系統的運行受到多種因素的影響，對煤礦安全生產造成不良影響。主要表現為：變壓器的容量不足以及對備用電源的設計不滿足規范。變壓器容量不足的原因是在進行電氣設計時，沒有為供電系統留有充足余量，系統經過長時間的運行，處于超負荷狀態，供電系統的母線長期處于發熱狀態且用電超載，降低了電氣設備和電纜的使用年限。此外，由于電氣設備短路、雷擊、大型設備啟動等原因，會造成電網電壓波動，降低了供電系統的可靠性、穩定性和安全性。

1.2地面中性點直接接地的變壓器向井下供電

在實際安全考察中發現，大多數煤礦企業沒有按照規定安裝使用接入井下電源或非直接接地變壓器中性點，而是采用單個煤礦專用或多家煤礦共用接地中性點變壓器連接供電系統，通過三芯電纜線與三相火線的連接接入井下，使用保護接地與工作接地結合的中性線與單根相線接入辦公區域和生活區，以供生活用電。

1.3沒有采用雙回路供電系統

我國的規定要求礦井生產使用雙回路供電系統，年產量在6萬噸以下的煤礦可以使用單回路供電，但必須滿足備用電源的要求。但是，一些礦井仍采取單回路供電，雖然有些煤礦單位配置了柴油或汽油發電機，也僅僅為了應付檢查或停電時緊急照明。而且雙回路供電系統發電機容量限制情況下保證關鍵電氣設備即使停電也可正常運行，為礦井工作人員的安全撤離提供了機會，防止透水事故和通風機停轉導致粉塵、瓦斯聚集。此外，礦井周圍存在靜電和電火花，如果靜電接地不良，會造成放電火花甚至爆炸。接觸器和繼電器可能因質量不佳，在開合時無法分斷電流也會形成電火花；電纜長期在外力或超負荷狀態下工作，也可能產生電火花，從而引發短路，導致瓦斯爆炸。

1.4地面引入的供電線路沒有設置相關保護裝置

煤礦井下的規定要求供電線路、通訊線路、入井軌道、電機車架線在入井處必須安裝防雷裝置；井下使用的電器必須具備漏電、過流和接地等保護功能。井下電氣設備還要滿足防爆要求。但是檢查時卻發現有些煤礦并沒有按照規定將保護措施做到位，僅僅是將架空線接入井口，再由電纜線引入井下或者直接接入變壓器，如果遇到雷電襲擊，雷電會沿著導線侵入井下工作面，引起瓦斯爆炸或人員傷亡，設備遭受雷擊也會被嚴重損壞，存在巨大安全隱患。而且，煤礦井下工作環境較為潮濕，影響設備絕緣，漏電保護器能夠避免因漏電造成引發爆炸或明火，減少井下安全事故。

2煤礦井下供電系統的運行方式

2.1煤礦井下雙回路供電系統的運行方式

雙回路供電系統包括分列和并列兩種運行方式。分列運行指的是兩條線路同時運行，兩段母線間的聯絡開關斷開。分列運行適用于擁有較大負荷的變電和配電所，具有電纜線路的電流小、壓降小、線路距離長、停電面積小的優點；缺點是由于兩個回路具有不同負荷，對其總配電開關的保護整定也有所不同，如果一個回路停電，另一個回路的總配電開關也要重新進行整定，不利于兩回路之間快速切換。并列運行指的是當一條回路運行時，另一回路帶電備用，兩段母線的聯絡開關相連接。并列運行適用于擁有較小負荷的變電和配電所，優點是兩個回路擁有相同負荷，其總配電開關具有相同的保護整定，切換迅速；缺點是通過電纜線路的電流較大、壓降大、運行線路間的距離短，如果短路會造成大面積停電。

2.2煤礦井下供電系統的運行方式技術要求

我國頒布的煤礦生產的安全條例明確規定必須將雙回路供電運行技術應用到井下采礦區域的配電所、變電所中，為供電系統安全穩定運行提供可靠的保障。同時，井下變電所向部分通風機供電時，應采取分列運行方式，保障通風系統的安全可靠運行。此外，綜合考慮井下作業的機電設備的規格和負荷，制定科學的供電方案，提高礦區生產的安全性和效率，保證井下作業的高效穩定、節能經濟。

3煤礦井下供電系統的優化措施

一方面，井下供電系統的電源經地面變電所通過兩臺主變壓器設備接入井下作業面實施供電。位于地面的主變壓器采用一臺運行、一臺備用的運行方式，利用雙電源向井下所有電氣、動力、照明設備提供安全穩定供電。井下變電所的饋電盤柜為通風系統、給排水系統經過雙回路電源實施供電。根據機電設備的容量和功率，按照1140V、660V進行電壓的優化設置，按照127V對通信、照明和其他電氣設備實施供電，按照36V對交流控制回路進行供電。另一方面，對井下供電系統要采取積極有效的漏電保護措施，建立匹配完善的保護體系。所有電氣設備的保護接地裝置和局部接地裝置都應同井下主接地極連接成一個總接地網。嚴格要求井下電工按規范接線，確保電纜頭密封，防止進入潮氣引起漏電事故。對井下電纜懸掛到一定高度，防止出現“擠、壓、砸、淋”等現象，減少漏電事故的發生。及時對饋電開關進行檢漏保護試驗和遠方檢漏試跳試驗，確保漏電保護功能有效，及時切斷漏電回路。

4小結

電力系統論文范文第2篇

1電力氣象信息服務系統的應用功能

1.1事故分析

災害性天氣及惡劣氣候對電網的安全運行造成的影響主要表現為：大雪、凍雨、雨夾雪等天氣極易使線路出現倒塔、斷線的現象；強風易使輸電線路發生斷線或相間放電；大霧及沙塵天氣易使輸電線路發生污閃；雷電天氣容易使變電站及輸電線路由于雷擊而遭受損壞；氣溫之間的溫差過大也會使輸電設備無法正常運行；暴雨天氣極易使輸電線路發生倒塔。以上災害性天氣必須引起電網調度部門的高度重視。及時、準確的對災害性天氣進行預警，能夠使電網調度及管理部門提前做好應對的措施，從而減少或避免災害帶來的損失。

1.2野外的施工檢修

每年都要對電力系統中的輸配電設備進行定期或不定期的檢修，需要檢修的設備的數量多、時間長，操作也相對比較復雜，并且該項工作極易受到當地天氣、氣候等因素的制約，尤其是在惡劣天氣狀況下，會嚴重影響到室外的電力施工、搶修及檢修等工作。為了確保順利、安全的實施該項操作，需要先準確預報當地、當時的氣象條件，再進行操作及檢修等工作，這種方法不僅使檢修的質量及速度有所提高，還能夠在一定程度上減少由于停電引起的負荷損失。

1.3負荷預測在電力系統的運行管理及計劃

過程中，負荷預測在電能分配、發電及輸電等方面發揮著決定性作用。負荷用電不僅與經濟的增長及工農業的發展息息相關，還受到經濟、政治及政策等因素的制約。以本省為例，山西省負荷用電與天氣及氣候等因素之間的相關關系比較明顯，干旱、內澇等增加了農灌的負荷，強度較高的降雪、降雨天氣大幅度降低了用電負荷。山西省電網用電負荷表現出明顯的季節性，通常表現為當夏季的氣溫升高時，制冷負荷有所增加；當冬季氣溫降低時，采暖負荷快速增加。因此，氣溫是電網負荷中一個較為敏感的因素。

1.4電氣設備的氣象服務評價

服務系統的主要功能是通過統計與分析歷史的電力及氣象資料，研究并逐步建立電力調度、電力線路發生污閃事故的氣候量化條件，再依據不同的氣象條件對污閃的概率進行計算。針對大風、溫度、暴雨及濕度等建立起相應的警報系統，再分析電力設備的維護安裝條件，并以此建立起合理的與設備安裝維護相關的氣象指標。

2電力系統氣象信息服務網絡化路徑

2.1加大基礎設施的投入力度，建立多元化的投資體系

電力氣象信息服務網絡化的基礎設施建設是電力氣象信息服務的關鍵問題。通常情況下山西省各個地區電力氣象信息服務網絡化基礎設施建設存在著很大程度的差異，一些地區受到資金的制約，沒有足夠的資金投入到網絡建設中，致使無法廣泛、深入的開展電力氣象信息服務網絡化建設。因此，多元化投資體系的建立非常有必要。將政府投資作為主體，并設立專用資金用于建設電力氣象信息服務的網絡設施，從而為電力氣象信息服務網絡化創造良好的發展條件。另外，還要使市場的作用得到充分發揮，制定科學、合理的政策，吸引和鼓勵個人及企業投資，為該地區電力氣象信息服務網絡化基礎設施的建設提供充足的資金支撐。

2.2充分發揮政府的主導作用

社會及科技的發展，使山西省氣象信息網絡已經滲透到電力系統領域。目前，該地區的氣象信息服務網絡正逐步完善，但與發達省份相比，仍然存在著很大程度的差距。首先，基礎設施相對比較薄弱，硬件設施較為簡陋且短缺，技術手段也明顯不足；另外，網絡的運行維護及軟件的開發等缺乏經費保障。電力氣象信息服務網絡化是一個與多個部門相互關聯的綜合性能較強的系統工程，相關部門必須建立起有力的具有主導性的領導體系，并加強對電力氣象信息服務網絡化的組織與管理，明確的對各個部門進行分工協作，不僅能使電力信息服務網絡化建設過程中的浪費及重復建設現象大大減少，還能有效促進其快速、健康發展。

2.3開展技術培訓，加強信息服務人才隊伍建設

建設優秀的電力氣象信息服務隊伍是氣象信息服務工作順利開展的重要保證。目前，山西省正在逐步完善氣象信息服務組織，但是仍然缺乏電力氣象信息服務方面的人才，一方面存在著嚴重的數量不足；另一方面是現有的電力氣象信息服務人員的技能及知識都已過時、陳舊，不能夠與復雜的電力需求相適應。因此，必須加強工作人員的培訓與教育，可以通過正規學校遠程教育或在職培訓，使人員的素質得到提升，還要定期組織相關人員進行技術業務培訓，爭取構建一支專業的高素質的電力氣象信息服務隊伍；同時，還要重視擴大電力氣象信息服務的隊伍，以確保及時、準確、有效的開展電力氣象信息服務工作。

2.4建立有效的氣象信息收集及機制

氣象服務信息資源在電力的發展過程中發揮著重要作用，因此，必須對傳播渠道進行改革，通過網絡渠道收集電力部門對氣象信息服務的廣泛需求，并定期組織學者專家等進一步對需求進行分析，再向決策部門上報。這一方法就能夠使決策部門對電力部門的需求及動向進行快速了解，并及時的對供給方式及內容等進行調整，還要快速的對電力部門的需求作出反應，使電力部門的需求與政府目標相互一致。另外，還要制定切實可行的法律及制度，使政府的氣象信息更加制度化與規范化。

2.5加強信息資源的整合，推進資源共享

電力系統論文范文第3篇

【論文摘要】電力系統是一個規模龐大的動態系統，電力系統的安全經濟運行對國民經濟的發展有著重要的影響。本文針對電壓穩定性破壞進行了詳細的分析。

近年來，我國電力事業發展迅速，電網內部也存在著引起電壓崩潰的因素，而且可能更為突出，只是由于目前大多數有載調壓器分接頭未投入自動和電力部門過早地采用了甩負荷這一最后的措施，因而電壓穩定問題似乎顯得不那么突出。隨著電力市場化，人們對電能質量要求提高，甩負荷這一措施的使用將會受到限制。研究認為，電壓崩潰日趨嚴重的主要原因有以下幾點：一是由于經濟上及其它方面(如環保)的考慮，發、輸電設備使用的強度日益接近其極限值；二是并聯電容無功補償大量增加，因而當電壓下降時，向電網提供的無功功率按電壓平方下降；三是線路或設備的投切，引起電壓失穩的可能性往往比功角穩定研究中所考慮的三相短路情況要大得多，然而人們長期以來只注意功角穩定的研究。

1電壓穩定性破壞的原因

1.1電壓崩潰的起因電力系統穩定問題的物理本質是系統中功率平衡問題，電力系統運行的前提是必須存在一個平衡點。電力系統的穩定問題，直觀的講也就是負荷母線上的節點功率平衡問題。當節點提供的無功功率與負荷消耗的無功功率之間能夠達成此種平衡，且平衡點具有抑制擾動而維持負荷母線電壓的能力，電力系統即是電壓穩定的，反之倘若系統無法維持這種平衡，就會引起系統電壓的不斷下降，并最終導致電壓崩潰。當有擾動發生的時候，會造成節點功率的不平衡，任何一個節點的功率不平衡將導致節點電壓的相位和幅值發生改變。各節點電壓和相位運動的結果若是能穩定在一個系統可以接受的新的狀態，則系統是穩定的，若節點的電壓和相角在擾動過后無法控制的發生不斷的改變，則系統進入失穩狀態。電力系統的電壓穩定和系統的無功功率平衡有關，電壓崩潰的根本原因是由于無功缺額造成的，擾動發生后，系統電壓無法控制的持續下降，電力系統進入電壓失穩狀態。無論是來自動態元件的擾動還是來自網絡部分的擾動，所破壞的平衡均歸結為動態元件的物理平衡。電力系統的動力學行為僅受其動態元件的動力學行為及其相互關系的制約。

2電壓穩定性的分類

將電壓穩定性問題適當分類，對電壓穩定性的分析，造成不穩定基本因素的識別，以及提出改善穩定運行的方法等都是有利的。①按擾動的規模來講電壓穩定問題可以分為小擾動電壓穩定性，大擾動電壓穩定性。一是小擾動電壓穩定性是在如系統負荷逐漸增長，送到負荷節點的功率的微小變化之下系統控制電壓的能力。小擾動下系統能夠穩定運行意味著系統本身能夠不斷調整以適應變化的情況，系統控制系統有能力在小擾動后令人滿意地運行，保證系統發出的無功等于消耗的無功，在出現最大負荷時能成功地供電。這種形式的穩定性由負荷特性、連續作用的控制及給定瞬間的離散控制作用所確定。系統對小擾動的響應特性取決于初始運行條件、輸電系統強度以及所用的發電機的勵磁控制等因素。依靠負荷和電源自身固有的調節能力，使擾動前后的電壓值相同或者相近。二是大擾動電壓穩定性是關于在發生諸如系統故障后，系統控制電壓的能力。這些擾動包括輸電線上短路、失去一臺大發電機或負荷，或者失去兩個子系統間的輸電線。系統對大擾動的響應涉及大量的設備。

此外，用來保護單個元件的裝置對系統變量變化的響應也影響系統的特性。②按照失穩事故的時間場景電壓穩定問題可以分為：一是暫態電壓穩定性，穩定破壞的時間框架從0~大約10秒，這也是暫態功角穩定性的時間框架。在這類電壓不穩定中，電壓失穩和功角失穩之間的區別并不總是清晰的，也許兩種現象同時存在。這類電壓崩潰是由諸如感應電動機，和直流換流設備等不良的快速反應負荷元件造成的。對于嚴重的電壓下降感應電動機可能失速，吸收無功功率急劇增加，進而將引起其臨近的其它感應電動機失速。除非盡快切除該類負荷，否則會導致電壓崩潰。二是中期電壓穩定性，穩定破壞的時間框架通常為30秒到50秒，典型者為2到3分。發生此類電壓失穩事故時電力系統一般處于高負荷水平，且從遠方電源送入大量功率，當重載條件下運行的系統受到突然的大擾動后，由于電壓敏感性負荷的作用，系統能夠暫時保持穩定。但擾動后網絡無功損耗大量增加，引起負荷區域電壓下降，當自動調節分接頭的變壓器和配電電壓調節器動作，而恢復末端變壓器負荷側電壓，從而恢復負荷功率時，網絡傳輸電流進一步增大加劇輸電網絡中電壓的下降。同時送端發電機可能因過勵磁限制而只發送有功，甚至由于發電機長時間過電流而被切除。這樣含電源在內的輸電網絡已經不可能提供足夠的無功功率，以支持負荷消耗與網絡無功損耗的需要，就會最終導致電壓崩潰對于這類電壓崩潰事故，運行人員來不及干預，自動調節分接頭的變壓器及配電電壓調節器，發電機過勵限制等因素在此過程中起重要作用。應當指出的是，在這一過程中自動調節分接頭的變壓器的作用是抑制或加劇電壓崩潰的進程，與負荷特性分接頭位置及系統無功儲備有關。三是長期電壓不穩定性，這種場景的電壓崩潰發展過程經歷一個相當長的時間，其過程可大致描述如下：負荷過速增長，導致主要負荷母線電壓單調下降。幾分鐘內由于自動調節分接頭的變壓器及調度干預等作用，電壓的下降得到遏止后，一方面自動調節分接頭的變壓器使網上負荷得到恢復，另一方面負荷繼續快速增加，電源的增加或當地無功補償增加，跟不上負荷增長速度的需要，電壓下降進一步惡化，最終導致部分地區電壓崩潰，系統瓦解，造成大面積停電。在長期電壓不穩定事故中，往往沒有直接的擾動。其原因是本來已經薄弱的嚴重過載的結構，不合理的網絡中的負荷恢復和快速增長造成的。3小擾動電壓穩定性的機理分析

電力系統在給定的穩態運行點遭受任意小的擾動后，如果負荷節點的電壓與擾動前的電壓值相同或者相近，則稱系統在給定運行點為小干擾電壓穩定，此時系統擾動后的狀態位于系統擾動后的吸引域內。從負荷節點可將系統分為兩部分，一部分可以看為電源系統，則另一部分看為負荷。小擾動電壓穩定性的前提是擾動后的系統電源的無功—電壓靜態特性和負荷的無功—電壓靜態特性必須有交點，并且在該點具有維持電壓不變或有微小變化的能力。

4大擾動電壓穩定性的機理分析

小擾動電壓穩定性是系統在受到擾動后是否存在平衡點的問題，對于大擾動電壓穩定性而言，擾動后的系統存在平衡點是其必要條件，但不是充分條件，系統是否能夠恢復到平衡點，還依賴于系統中各元件無功功率的變化速度。當電源自動調節的速率愈快時，對大干擾的穩定性愈有利。在穩定性的評價中所關心的問題是電力系統遭受暫態擾動后的行為。電力系統在給定的穩態運行點遭受一定的擾動后，如果故障后平衡點超出系統運行限制范圍，系統沒有能力保持在一個靜態穩定的運行點，也就是擾動后由于負荷QL增長，QL—U向上移動，或電源QG下降QG—U向下移動，使QL—U完全在QG—U上方，兩者無交點，表示在任意電壓下均有負荷吸收的無功大于電源發出的無功。系統失去發電機或回路的事故之后控制電壓的能力，因此電壓崩潰，電壓穩定性破壞。大擾動的電壓穩定性涉及系統中的大量設備，但在任何給定條件下，只有有限數量設備的響應是至關重要的。為確定穩定性所必須考慮的裝置、過程和時間范圍對大擾動電壓穩定問題的研究至關重要。

電力系統論文范文第4篇

1.1信息網絡安全的基本特征

（1）相對性。安全系統是相對的，換而言之便是沒有絕對的安全系統；同時，操作系統和網絡管理之間存在相對性，安全性基于系統的不同部件之間能夠發生轉移。（2）相關性。這里指的是配置的相關性。日常管理過程中，不一樣的配置會產生全新的問題，一般的安全測評只能證明特定環境和特定配置的安全性，例如新設備的應用等。（3）時效性。主要體現為新的漏洞及攻擊方式逐漸呈現，比如：NT4.0便從SP1逐漸發展至SP6；現在安全的系統在未來其安全性將會面臨考驗。（4）復雜性。對于信息安全來說，屬于一項較為系統的工程，需融合技術手段及非技術手段，并且與安全管理、培訓及教育密不可分，大致上分析便知其復雜性較高。（5）不確定性。指的是攻擊的不確定性。如攻擊時間的不確定性、攻擊手段及目標的不確定性等。

1.2信息網絡安全的實現要點

（1）需要對網絡系統的硬軟件及數據進行有效保護，對于系統遭到破壞、更改或泄露等情況需實現有效規避。（2）對于外部非法入侵行為需采取有效防止措施，同時加強內部人員的管理及教育，使內部人員的安全意識得到有效提高。（3）信息安全管理者需重視信息網絡安全現狀所存在的問題，例如行為管理的脆弱性，又如網絡配置及技術的不完善性等。在認識到問題的基礎上，制定有效的改善策略，進一步提高電力系統信息網絡的安全性。

2電力系統信息網絡安全架構策略探究

2.1防火墻技術

電力系統當中，為了防止病毒入侵，便需要防火墻技術的介入。目前具備的防火墻指的是設置在不同網絡或網絡安全域間的一系列部件的組合，它屬于不同網絡或者網絡安全域間信息的唯一出入口，可以企業的安全政策為依據，進一步對出入網絡的信息流實現有效控制，同時自身還具備比較強的攻擊能力。另外，它還是提供信息安全服務的重要基礎，也能夠使信息網絡更具安全性。近年來，防火墻技術已經廣泛應用于局域網和Internet之間的隔離。

2.2NAT技術

應用NAT技術，能夠讓一個機構里的全部用戶以有限的合法IP地址為途徑，進一步對Internet進行訪問，這樣便使Internet上的合法IP地址得到了有效節省。另外，以地址轉換為手段，還能夠使內網上主機的真實IP地址實現隱藏，進而使網絡的安全性得到有效提高。

2.3防病毒技術

利用防病毒產品，能夠防止惡意程序的入侵，并起到抵御病毒的作用，進一步使網絡當中的服務器及PC機獲得了有效防護。防病毒產品具備功能強大的管理工具，能夠對文件進行自動更新，讓管理及服務作業更具合理性。另外，還可以使企業的防病毒安全機制更具完善性，具有優化系統性能及解決病毒攻擊等優勢，為電力系統信息網絡的安全性提供了重要保障。

2.4網絡加密技術

網絡加密技術是指對原有的數據或明文文件通過某種特定算法進行有效處理，使其成為一段不可讀的代碼，然后只允許輸入相應的密鑰后才可顯示出原來的內容，通過此途徑為數據的安全性提供保障，同時使數據更具完整性及保密性。

2.5指紋認證技術

對于電力系統來說，其信息網絡安全的身份認證顯得極為重要。在現有的硬件防火墻的條件下，可以進一步應用最新的身份認證技術，即為指紋認證技術。基于電力信息網絡管理過程中，把具有合法特質的用戶指紋存入指紋數據庫當中。使用指紋技術，便可以使認證的可靠性增強。主要原理是，把用戶的密鑰與用戶指紋特征統一存儲在密鑰分配的KDC當中，用戶在應用密鑰時通過自動指紋識別確認身份后從KDC中獲取。

2.6數據加密技術

防火墻及防病毒系統技術能夠對電力系統起到保護作用，同時通過數據加密技術也能夠對電力系統起到保護作用。數據加密技術是一種對網絡傳輸數據的訪問權進行限制的技術，在加密設備與密鑰加密過程中會產生密文，把密文向原始明文還原的過程為解密，是基于加密處理的反向處理，但是對于解密者來說，需使用同樣類型的加密設備及密鑰，才能夠進一步對密文進行有效解密。

3電力系統信息網絡安全構架

通過防火墻、病毒網管及認證服務器，使非授權用戶入侵網絡的情況得到有效防止，進一步使網絡系統的可用性得到有效體現。充分應用CA中心，能夠對用戶起到權限控制作用，并且在結合內容審計機制的基礎上，能夠對網絡資源與信息實現有效控制。通過防毒管理中心，并利用漏洞掃描器，使系統內部安全得到有效保證，進一步保證了信息的完整性。通過VPN與加密系統，保證了信息不會泄露給沒有獲得授權的實體，進而使信息更具保密性。另外，利用入侵檢測及日志服務器，能夠為網絡安全問題提供檢測方面的有效依據，使信息實現可審查的特征，進一步充分保證了信息的可靠性及安全性。

4結束語

電力系統論文范文第5篇

將來的汽車會集成更多的處理器，因為先進的應用和性能要求更為復雜的信號處理算法，包括安全、引擎和尾氣排放控制、駕駛者與汽車的交互界面，以及車內信息和娛樂系統等。

汽車市場要求處理器供應商做出長期的承諾。例如，汽車制造商有時要求其供應商對某一處理器產品提供長達10～15年的供應承諾。下面我們將探討針對汽車數字信號處理應用的各種處理器類型，以及各個類型的優缺點。此外，我們還將分析汽車應用的特殊要求對面向汽車市場的處理器的影響。

汽車應用中處理器的選擇

汽車系統所用處理器的選擇受多種因素的影響。最主要的選擇標準一般包括汽車認證資格、片上集成度、性能、價格和節能等。軟件開發工具的質量及軟件組件的可用性也會影響到處理器的選擇。處理器供應商對其產品的承諾以及將來的發展規劃等也是重要的考慮因素。

由于關系到生命安全，汽車引擎、氣囊控制和剎車系統等關

鍵的汽車安全系統對處理器有十分嚴格的可靠性和耐用性要求。因此，汽車安全系統應用對處理器供應商來說是最嚴峻的考驗。這些應用要求處理器獲得汽車認證資格，而且這類處理器都需要專門的設計、制造、封裝和測試方法。

有許多非關鍵信號處理汽車系統也需要大量的處理器，比如車內導航和娛樂設備。盡管汽車整車制造商和汽車電子系統供應商對這類應用也要求高質量的組件，但要求畢竟沒有關鍵性安全應用那么高。例如，用于車內系統的處理器一般不要求獲得汽車認證資格。

現在，對性能要求最高的汽車信號處理應用是車內導航和娛樂系統。再過幾年這一情形可能有所改變，因為新的安全系統開始采用視頻和雷達處理，而且引擎和剎車控制系統將采用基于模型的復雜計算方法，目前流行的查找表參考方法也將被復雜的實時運算方法所替代。

在處理器上集成適當的外設、存儲器和I/O接口有助于提高性能和穩定性，以及降低功耗和系統成本。汽車應用的片上集成要求與其它信號處理應用有很大的區別。因此，面向汽車應用市場的供應商必須針對這些應用的特殊要求而專門設計其處理器。多通道模數轉換器對面向汽車控制系統的處理器特別有用。例如，一個引擎控制系統一般要接收來自數十個模擬傳感器的輸入信號。

附表：處理器類型、代表性供應商及處理器樣品

對面向汽車控制系統的處理器來說，片上閃存是一個關鍵特性，因為這些系統要使用很大的查找表，有時需要現場更新。如引擎控制系統所用的查找表就包含來自各種控制組件（比如加油器和點火線圈）的數萬個校準點（或類似輸出值）。校準點數據一般是在汽車出廠前在實驗室確定的，但汽車使用一段時間后某些校準點可能需要調整。片上閃存就可以利用從汽車經銷商處下載的數據現場更新校準點或控制算法的其它參數。

與采用單獨的閃存芯片相比，將閃存集成在處理器上的最大好處在于系統性能的提高和成本的降低。雖然集成的片上閃存對系統開發商很有價值，但處理器供應商要實現它卻非易事。經汽車認證的處理器對高溫的要求比主流閃存技術所能承受的溫度要高。可想而知，在這一市場上競爭的處理器供應商往往需要投入大量的資源以開發可在汽車系統上穩定工作的閃存技術。

數字網絡收發器有助于分布式系統中處理器間的通信。有各種各樣的網絡協議針對不同的汽車系統。面向特定汽車應用的處理器一般都為相關協議集成了網絡收發器。例如，控制域網絡（CAN）協議一般用于引擎和變速控制網絡。而面向媒體的系統傳輸（MOST）協議則針對車內信息娛樂應用，如音頻、視頻、導航及通信等。

對于面向關鍵應用的處理器，先進的片上調試追蹤單元也十分有用。這種追蹤功能可為系統開發者提供詳細的處理器、軟件和操作系統狀態信息，這些信息對驗證和調試特別有用。針對全球嵌入式處理器調試接口的Nexus5001論壇標準定義了軟件與片上調試硬件的接口。該標準最早由IEEE行業標準和技術組織（IEEE-ISTO）于1999年制定，現已更新到IEEE-ISTO5001-2003。該標準的開發者希望它能夠鼓勵開發工具供應商將片上調試追蹤單元添加進來，或加強對它的支持。

車內信息和娛樂系統是當前汽車應用中對計算性能要求最高的信號處理系統，主要是因為這些系統涉及到視頻處理等需要強大信號處理功能的應用。一個高檔信息娛樂系統可能包括多通道音頻系統、DVD播放器、GPS導航系統，以及免提移動電話，所有這些都集成進一個系統內。針對車內信息娛樂系統的處理器包括相對高性能的DSP、DSP增強型通用處理器（GPP），以及DSP/GPP混合器件。這些處理器一般工作于200至750MHz的時鐘速率范圍內。

相反地，針對引擎和剎車控制等關鍵控制系統的處理器一般都是中等性能的處理器。采用較大的芯片制造工藝（如0.18或0.25微米）比較容易滿足高溫等惡劣工作環境的要求，而且控制應用的處理速度要求一般不太高。因此，相對較低的最大處理器時鐘速度（40至150MHz）和較大的制造工藝是這類應用的最佳選擇。然而，這類應用對處理性能的要求也在不斷提高，處理器供應商必須調整策略，以便在滿足高溫要求的同時獲得更高的性能。

汽車應用對價格特別敏感。處理器供應商不得不開發高集成度的專用處理器以降低系統成本。雖然汽車應用對價格比較敏感，但汽車資格認證過程卻代價不菲，而且這些成本會增加芯片成本。結果，經過汽車資格認證的處理器一般要比非認證的同類產品貴。在汽車信號處理系統中，高效節能一般不是主要問題。只有在引擎運轉和電池充電系統啟動的時候，引擎、底盤和剎車控制等系統才處于工作狀態。

盡管如此，高效節能在某些應用中也很重要。有些系統在引擎關閉時處于工作狀態，它們的功耗必須很低以便電池耗能不會影響引擎啟動。例如，車內信息娛樂設備就是這類應用之一。還有些系統必須密封得很好以免受到外界環境影響。在這種情況下，這類系統的封裝可能會影響散熱，因此功耗不能太大。

針對汽車應用的信號處理器

在當今的汽車系統中，有很多類型的芯片用于完成信號處理任務，從8位MCU到DSP，再到FPGA。在信號處理扮演重要角色的系統中，8位和16位MCU現已不常被采用，因為它們的處理性能有限。為降低成本，系統開發商往往選擇那些性能正好夠用的處理器。但對某些應用，預留一些性能空間是比較明智的，尤其是車內信息娛樂系統，更能從這一性能空間的靈活性中獲益，因為有些功能應用（如語音識別、導航及音頻控制）在選擇處理器時發展得尚不完善。

32位嵌入式通用處理器（GPP）一般用于中等性能要求的汽車信號處理控制系統。這一檔次的處理器一般采用RISC結構，所用指令簡單、普通且幾乎無并行指令。GPP在強調決策和控制流變化的算法處理上特別有效，但許多情況下其信號處理性能也不錯。此外，GPP也是很好的編譯對象。與一些難于編譯的特殊DSP結構相比，GPP編譯代碼是相當有效的。流行的32位GPP結構（比如MIPS、ARM和PowerPC）已廣泛應用于汽車和非汽車應用系統。

市場的廣泛認可所帶來的優勢包括豐富的第三方軟件組件供應和強大的開發工具支持。這一類別的處理器包括德州儀器的TMS470系列（基于ARM7內核）和飛思卡爾的MPC500系列（基于PowerPC內核）。這兩種處理器都在32位通用處理器內核上集成了汽車專用外設。飛思卡爾的MPC500系列處理器集成了外設、存儲器和專用I/O接口，主要針對引擎和變速控制應用，它帶有大容量的閃存、多個CAN接口、一個Nexus調試接口、多個ADC，以及多個先進的定時模塊。

DSP、DSP/GPP混合器件以及DSP增強型GPP一般用于車內信息娛樂系統及需要信號處理功能的控制系統。這些處理器帶有特殊的功能，包括多積聚硬件、大容量存儲帶寬，以及采用多運行算法的指令。這些特性綜合起來，可大大加速數字信號處理算法，比同樣時鐘速率的GPP要快得多。

DSP/GPP混合器件及DSP增強型GPP意在集成DSP和GPP的最佳特性：DSP的信號處理功能以及GPP在決策密集型算法和編譯代碼中的高效率。這種功能組合對那些既要求信號處理又需要決策處理的系統尤其重要。這類處理器包括德州儀器的TMS320C2000系列、飛思卡爾的MC56F83xx系列、瑞薩的SH7760，以及模擬器件公司的ADSP-BF53x（Blackfin系列）。

FPGA似乎不大適合汽車處理應用，因為它們一向以昂貴著稱。然而，最近幾年FPGA供應商推出了一系列低成本、高效率的器件，使得FPGA也成為汽車系統的可選方案。與傳統的固定結構處理器（比如DSP和GPP）不同，FPGA不受預先設定的指令集限制。相反，FPGA可為系統設計者提供極大的設計靈活性，以便開發適于特定應用的處理結構。

由于FPGA具有強大的并行處理能力，其信號處理速度比最快的固定結構處理器還要快。但高性能是要付出代價的：基于FPGA的信號處理系統的開發成本要比固定結構軟件開發的成本高得多。雖然FPGA在汽車系統中的作用會逐漸擴大，但目前它主要用于車內信息娛樂系統的接口。當然，一旦FPGA進入汽車系統，它就會有更多其它用途，有可能會替代其它系統組件的功能。

例如，隨著用FPGA實現“軟”處理器內核的出現，就像Altera的NiosII和賽靈思的MicroBlaze（二者都是32位RISC處理器內核），微處理器可能會更多地采用FPGA實現，而不是單獨的芯片。這樣可節省成本，因為軟核可以定制（設計者可以包括和剔除某些特性，也可以在功能和資源消耗上左右取舍），而且還易于實現與采用FPGA結構的專用硬件（比如特定算法加速器)的接口。

數字信號處理器遍布汽車各個角落

隨著汽車應用的電動和電控程度越來越高，數字信號處理將遍布汽車的各個角落。那些已經采用數字信號處理的應用將會增加計算負荷，從而促使新一代高性能汽車處理器的發展。例如，飛思卡爾新型MCP5554處理器的運行速度是其前一代產品MPC566的兩倍，而且新增的SIMD指令執行功能可進一步提高其信號處理性能。

數字信號處理在汽車領域的新應用既包括需要高信號處理性能的計算密集型應用（如車道跟蹤系統），也包括僅需一般處理性能的應用（如胎壓監控系統－TPMS）。面向汽車信號處理應用的處理器具有很寬的性能范圍，而且將來更會趨于多樣化。

基于視頻的安全和信息娛樂系統等高端應用將需要更高的信號處理性能，而TPMS等低端應用則需要節能高效的處理性能。