电力系统论文

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电力系统论文范文第1篇

1.1煤矿井下供电系统运行不稳定

煤矿井下供电系统的运行受到多种因素的影响，对煤矿安全生产造成不良影响。主要表现为：变压器的容量不足以及对备用电源的设计不满足规范。变压器容量不足的原因是在进行电气设计时，没有为供电系统留有充足余量，系统经过长时间的运行，处于超负荷状态，供电系统的母线长期处于发热状态且用电超载，降低了电气设备和电缆的使用年限。此外，由于电气设备短路、雷击、大型设备启动等原因，会造成电网电压波动，降低了供电系统的可靠性、稳定性和安全性。

1.2地面中性点直接接地的变压器向井下供电

在实际安全考察中发现，大多数煤矿企业没有按照规定安装使用接入井下电源或非直接接地变压器中性点，而是采用单个煤矿专用或多家煤矿共用接地中性点变压器连接供电系统，通过三芯电缆线与三相火线的连接接入井下，使用保护接地与工作接地结合的中性线与单根相线接入办公区域和生活区，以供生活用电。

1.3没有采用双回路供电系统

我国的规定要求矿井生产使用双回路供电系统，年产量在6万吨以下的煤矿可以使用单回路供电，但必须满足备用电源的要求。但是，一些矿井仍采取单回路供电，虽然有些煤矿单位配置了柴油或汽油发电机，也仅仅为了应付检查或停电时紧急照明。而且双回路供电系统发电机容量限制情况下保证关键电气设备即使停电也可正常运行，为矿井工作人员的安全撤离提供了机会，防止透水事故和通风机停转导致粉尘、瓦斯聚集。此外，矿井周围存在静电和电火花，如果静电接地不良，会造成放电火花甚至爆炸。接触器和继电器可能因质量不佳，在开合时无法分断电流也会形成电火花；电缆长期在外力或超负荷状态下工作，也可能产生电火花，从而引发短路，导致瓦斯爆炸。

1.4地面引入的供电线路没有设置相关保护装置

煤矿井下的规定要求供电线路、通讯线路、入井轨道、电机车架线在入井处必须安装防雷装置；井下使用的电器必须具备漏电、过流和接地等保护功能。井下电气设备还要满足防爆要求。但是检查时却发现有些煤矿并没有按照规定将保护措施做到位，仅仅是将架空线接入井口，再由电缆线引入井下或者直接接入变压器，如果遇到雷电袭击，雷电会沿着导线侵入井下工作面，引起瓦斯爆炸或人员伤亡，设备遭受雷击也会被严重损坏，存在巨大安全隐患。而且，煤矿井下工作环境较为潮湿，影响设备绝缘，漏电保护器能够避免因漏电造成引发爆炸或明火，减少井下安全事故。

2煤矿井下供电系统的运行方式

2.1煤矿井下双回路供电系统的运行方式

双回路供电系统包括分列和并列两种运行方式。分列运行指的是两条线路同时运行，两段母线间的联络开关断开。分列运行适用于拥有较大负荷的变电和配电所，具有电缆线路的电流小、压降小、线路距离长、停电面积小的优点；缺点是由于两个回路具有不同负荷，对其总配电开关的保护整定也有所不同，如果一个回路停电，另一个回路的总配电开关也要重新进行整定，不利于两回路之间快速切换。并列运行指的是当一条回路运行时，另一回路带电备用，两段母线的联络开关相连接。并列运行适用于拥有较小负荷的变电和配电所，优点是两个回路拥有相同负荷，其总配电开关具有相同的保护整定，切换迅速；缺点是通过电缆线路的电流较大、压降大、运行线路间的距离短，如果短路会造成大面积停电。

2.2煤矿井下供电系统的运行方式技术要求

我国颁布的煤矿生产的安全条例明确规定必须将双回路供电运行技术应用到井下采矿区域的配电所、变电所中，为供电系统安全稳定运行提供可靠的保障。同时，井下变电所向部分通风机供电时，应采取分列运行方式，保障通风系统的安全可靠运行。此外，综合考虑井下作业的机电设备的规格和负荷，制定科学的供电方案，提高矿区生产的安全性和效率，保证井下作业的高效稳定、节能经济。

3煤矿井下供电系统的优化措施

一方面，井下供电系统的电源经地面变电所通过两台主变压器设备接入井下作业面实施供电。位于地面的主变压器采用一台运行、一台备用的运行方式，利用双电源向井下所有电气、动力、照明设备提供安全稳定供电。井下变电所的馈电盘柜为通风系统、给排水系统经过双回路电源实施供电。根据机电设备的容量和功率，按照1140V、660V进行电压的优化设置，按照127V对通信、照明和其他电气设备实施供电，按照36V对交流控制回路进行供电。另一方面，对井下供电系统要采取积极有效的漏电保护措施，建立匹配完善的保护体系。所有电气设备的保护接地装置和局部接地装置都应同井下主接地极连接成一个总接地网。严格要求井下电工按规范接线，确保电缆头密封，防止进入潮气引起漏电事故。对井下电缆悬挂到一定高度，防止出现“挤、压、砸、淋”等现象，减少漏电事故的发生。及时对馈电开关进行检漏保护试验和远方检漏试跳试验，确保漏电保护功能有效，及时切断漏电回路。

4小结

电力系统论文范文第2篇

1电力气象信息服务系统的应用功能

1.1事故分析

灾害性天气及恶劣气候对电网的安全运行造成的影响主要表现为：大雪、冻雨、雨夹雪等天气极易使线路出现倒塔、断线的现象；强风易使输电线路发生断线或相间放电；大雾及沙尘天气易使输电线路发生污闪；雷电天气容易使变电站及输电线路由于雷击而遭受损坏；气温之间的温差过大也会使输电设备无法正常运行；暴雨天气极易使输电线路发生倒塔。以上灾害性天气必须引起电网调度部门的高度重视。及时、准确的对灾害性天气进行预警，能够使电网调度及管理部门提前做好应对的措施，从而减少或避免灾害带来的损失。

1.2野外的施工检修

每年都要对电力系统中的输配电设备进行定期或不定期的检修，需要检修的设备的数量多、时间长，操作也相对比较复杂，并且该项工作极易受到当地天气、气候等因素的制约，尤其是在恶劣天气状况下，会严重影响到室外的电力施工、抢修及检修等工作。为了确保顺利、安全的实施该项操作，需要先准确预报当地、当时的气象条件，再进行操作及检修等工作，这种方法不仅使检修的质量及速度有所提高，还能够在一定程度上减少由于停电引起的负荷损失。

1.3负荷预测在电力系统的运行管理及计划

过程中，负荷预测在电能分配、发电及输电等方面发挥着决定性作用。负荷用电不仅与经济的增长及工农业的发展息息相关，还受到经济、政治及政策等因素的制约。以本省为例，山西省负荷用电与天气及气候等因素之间的相关关系比较明显，干旱、内涝等增加了农灌的负荷，强度较高的降雪、降雨天气大幅度降低了用电负荷。山西省电网用电负荷表现出明显的季节性，通常表现为当夏季的气温升高时，制冷负荷有所增加；当冬季气温降低时，采暖负荷快速增加。因此，气温是电网负荷中一个较为敏感的因素。

1.4电气设备的气象服务评价

服务系统的主要功能是通过统计与分析历史的电力及气象资料，研究并逐步建立电力调度、电力线路发生污闪事故的气候量化条件，再依据不同的气象条件对污闪的概率进行计算。针对大风、温度、暴雨及湿度等建立起相应的警报系统，再分析电力设备的维护安装条件，并以此建立起合理的与设备安装维护相关的气象指标。

2电力系统气象信息服务网络化路径

2.1加大基础设施的投入力度，建立多元化的投资体系

电力气象信息服务网络化的基础设施建设是电力气象信息服务的关键问题。通常情况下山西省各个地区电力气象信息服务网络化基础设施建设存在着很大程度的差异，一些地区受到资金的制约，没有足够的资金投入到网络建设中，致使无法广泛、深入的开展电力气象信息服务网络化建设。因此，多元化投资体系的建立非常有必要。将政府投资作为主体，并设立专用资金用于建设电力气象信息服务的网络设施，从而为电力气象信息服务网络化创造良好的发展条件。另外，还要使市场的作用得到充分发挥，制定科学、合理的政策，吸引和鼓励个人及企业投资，为该地区电力气象信息服务网络化基础设施的建设提供充足的资金支撑。

2.2充分发挥政府的主导作用

社会及科技的发展，使山西省气象信息网络已经渗透到电力系统领域。目前，该地区的气象信息服务网络正逐步完善，但与发达省份相比，仍然存在着很大程度的差距。首先，基础设施相对比较薄弱，硬件设施较为简陋且短缺，技术手段也明显不足；另外，网络的运行维护及软件的开发等缺乏经费保障。电力气象信息服务网络化是一个与多个部门相互关联的综合性能较强的系统工程，相关部门必须建立起有力的具有主导性的领导体系，并加强对电力气象信息服务网络化的组织与管理，明确的对各个部门进行分工协作，不仅能使电力信息服务网络化建设过程中的浪费及重复建设现象大大减少，还能有效促进其快速、健康发展。

2.3开展技术培训，加强信息服务人才队伍建设

建设优秀的电力气象信息服务队伍是气象信息服务工作顺利开展的重要保证。目前，山西省正在逐步完善气象信息服务组织，但是仍然缺乏电力气象信息服务方面的人才，一方面存在着严重的数量不足；另一方面是现有的电力气象信息服务人员的技能及知识都已过时、陈旧，不能够与复杂的电力需求相适应。因此，必须加强工作人员的培训与教育，可以通过正规学校远程教育或在职培训，使人员的素质得到提升，还要定期组织相关人员进行技术业务培训，争取构建一支专业的高素质的电力气象信息服务队伍；同时，还要重视扩大电力气象信息服务的队伍，以确保及时、准确、有效的开展电力气象信息服务工作。

2.4建立有效的气象信息收集及机制

气象服务信息资源在电力的发展过程中发挥着重要作用，因此，必须对传播渠道进行改革，通过网络渠道收集电力部门对气象信息服务的广泛需求，并定期组织学者专家等进一步对需求进行分析，再向决策部门上报。这一方法就能够使决策部门对电力部门的需求及动向进行快速了解，并及时的对供给方式及内容等进行调整，还要快速的对电力部门的需求作出反应，使电力部门的需求与政府目标相互一致。另外，还要制定切实可行的法律及制度，使政府的气象信息更加制度化与规范化。

2.5加强信息资源的整合，推进资源共享

电力系统论文范文第3篇

【论文摘要】电力系统是一个规模庞大的动态系统，电力系统的安全经济运行对国民经济的发展有着重要的影响。本文针对电压稳定性破坏进行了详细的分析。

近年来，我国电力事业发展迅速，电网内部也存在着引起电压崩溃的因素，而且可能更为突出，只是由于目前大多数有载调压器分接头未投入自动和电力部门过早地采用了甩负荷这一最后的措施，因而电压稳定问题似乎显得不那么突出。随着电力市场化，人们对电能质量要求提高，甩负荷这一措施的使用将会受到限制。研究认为，电压崩溃日趋严重的主要原因有以下几点：一是由于经济上及其它方面(如环保)的考虑，发、输电设备使用的强度日益接近其极限值；二是并联电容无功补偿大量增加，因而当电压下降时，向电网提供的无功功率按电压平方下降；三是线路或设备的投切，引起电压失稳的可能性往往比功角稳定研究中所考虑的三相短路情况要大得多，然而人们长期以来只注意功角稳定的研究。

1电压稳定性破坏的原因

1.1电压崩溃的起因电力系统稳定问题的物理本质是系统中功率平衡问题，电力系统运行的前提是必须存在一个平衡点。电力系统的稳定问题，直观的讲也就是负荷母线上的节点功率平衡问题。当节点提供的无功功率与负荷消耗的无功功率之间能够达成此种平衡，且平衡点具有抑制扰动而维持负荷母线电压的能力，电力系统即是电压稳定的，反之倘若系统无法维持这种平衡，就会引起系统电压的不断下降，并最终导致电压崩溃。当有扰动发生的时候，会造成节点功率的不平衡，任何一个节点的功率不平衡将导致节点电压的相位和幅值发生改变。各节点电压和相位运动的结果若是能稳定在一个系统可以接受的新的状态，则系统是稳定的，若节点的电压和相角在扰动过后无法控制的发生不断的改变，则系统进入失稳状态。电力系统的电压稳定和系统的无功功率平衡有关，电压崩溃的根本原因是由于无功缺额造成的，扰动发生后，系统电压无法控制的持续下降，电力系统进入电压失稳状态。无论是来自动态元件的扰动还是来自网络部分的扰动，所破坏的平衡均归结为动态元件的物理平衡。电力系统的动力学行为仅受其动态元件的动力学行为及其相互关系的制约。

2电压稳定性的分类

将电压稳定性问题适当分类，对电压稳定性的分析，造成不稳定基本因素的识别，以及提出改善稳定运行的方法等都是有利的。①按扰动的规模来讲电压稳定问题可以分为小扰动电压稳定性，大扰动电压稳定性。一是小扰动电压稳定性是在如系统负荷逐渐增长，送到负荷节点的功率的微小变化之下系统控制电压的能力。小扰动下系统能够稳定运行意味着系统本身能够不断调整以适应变化的情况，系统控制系统有能力在小扰动后令人满意地运行，保证系统发出的无功等于消耗的无功，在出现最大负荷时能成功地供电。这种形式的稳定性由负荷特性、连续作用的控制及给定瞬间的离散控制作用所确定。系统对小扰动的响应特性取决于初始运行条件、输电系统强度以及所用的发电机的励磁控制等因素。依靠负荷和电源自身固有的调节能力，使扰动前后的电压值相同或者相近。二是大扰动电压稳定性是关于在发生诸如系统故障后，系统控制电压的能力。这些扰动包括输电线上短路、失去一台大发电机或负荷，或者失去两个子系统间的输电线。系统对大扰动的响应涉及大量的设备。

此外，用来保护单个元件的装置对系统变量变化的响应也影响系统的特性。②按照失稳事故的时间场景电压稳定问题可以分为：一是暂态电压稳定性，稳定破坏的时间框架从0~大约10秒，这也是暂态功角稳定性的时间框架。在这类电压不稳定中，电压失稳和功角失稳之间的区别并不总是清晰的，也许两种现象同时存在。这类电压崩溃是由诸如感应电动机，和直流换流设备等不良的快速反应负荷元件造成的。对于严重的电压下降感应电动机可能失速，吸收无功功率急剧增加，进而将引起其临近的其它感应电动机失速。除非尽快切除该类负荷，否则会导致电压崩溃。二是中期电压稳定性，稳定破坏的时间框架通常为30秒到50秒，典型者为2到3分。发生此类电压失稳事故时电力系统一般处于高负荷水平，且从远方电源送入大量功率，当重载条件下运行的系统受到突然的大扰动后，由于电压敏感性负荷的作用，系统能够暂时保持稳定。但扰动后网络无功损耗大量增加，引起负荷区域电压下降，当自动调节分接头的变压器和配电电压调节器动作，而恢复末端变压器负荷侧电压，从而恢复负荷功率时，网络传输电流进一步增大加剧输电网络中电压的下降。同时送端发电机可能因过励磁限制而只发送有功，甚至由于发电机长时间过电流而被切除。这样含电源在内的输电网络已经不可能提供足够的无功功率，以支持负荷消耗与网络无功损耗的需要，就会最终导致电压崩溃对于这类电压崩溃事故，运行人员来不及干预，自动调节分接头的变压器及配电电压调节器，发电机过励限制等因素在此过程中起重要作用。应当指出的是，在这一过程中自动调节分接头的变压器的作用是抑制或加剧电压崩溃的进程，与负荷特性分接头位置及系统无功储备有关。三是长期电压不稳定性，这种场景的电压崩溃发展过程经历一个相当长的时间，其过程可大致描述如下：负荷过速增长，导致主要负荷母线电压单调下降。几分钟内由于自动调节分接头的变压器及调度干预等作用，电压的下降得到遏止后，一方面自动调节分接头的变压器使网上负荷得到恢复，另一方面负荷继续快速增加，电源的增加或当地无功补偿增加，跟不上负荷增长速度的需要，电压下降进一步恶化，最终导致部分地区电压崩溃，系统瓦解，造成大面积停电。在长期电压不稳定事故中，往往没有直接的扰动。其原因是本来已经薄弱的严重过载的结构，不合理的网络中的负荷恢复和快速增长造成的。3小扰动电压稳定性的机理分析

电力系统在给定的稳态运行点遭受任意小的扰动后，如果负荷节点的电压与扰动前的电压值相同或者相近，则称系统在给定运行点为小干扰电压稳定，此时系统扰动后的状态位于系统扰动后的吸引域内。从负荷节点可将系统分为两部分，一部分可以看为电源系统，则另一部分看为负荷。小扰动电压稳定性的前提是扰动后的系统电源的无功—电压静态特性和负荷的无功—电压静态特性必须有交点，并且在该点具有维持电压不变或有微小变化的能力。

4大扰动电压稳定性的机理分析

小扰动电压稳定性是系统在受到扰动后是否存在平衡点的问题，对于大扰动电压稳定性而言，扰动后的系统存在平衡点是其必要条件，但不是充分条件，系统是否能够恢复到平衡点，还依赖于系统中各元件无功功率的变化速度。当电源自动调节的速率愈快时，对大干扰的稳定性愈有利。在稳定性的评价中所关心的问题是电力系统遭受暂态扰动后的行为。电力系统在给定的稳态运行点遭受一定的扰动后，如果故障后平衡点超出系统运行限制范围，系统没有能力保持在一个静态稳定的运行点，也就是扰动后由于负荷QL增长，QL—U向上移动，或电源QG下降QG—U向下移动，使QL—U完全在QG—U上方，两者无交点，表示在任意电压下均有负荷吸收的无功大于电源发出的无功。系统失去发电机或回路的事故之后控制电压的能力，因此电压崩溃，电压稳定性破坏。大扰动的电压稳定性涉及系统中的大量设备，但在任何给定条件下，只有有限数量设备的响应是至关重要的。为确定稳定性所必须考虑的装置、过程和时间范围对大扰动电压稳定问题的研究至关重要。

电力系统论文范文第4篇

1.1信息网络安全的基本特征

（1）相对性。安全系统是相对的，换而言之便是没有绝对的安全系统；同时，操作系统和网络管理之间存在相对性，安全性基于系统的不同部件之间能够发生转移。（2）相关性。这里指的是配置的相关性。日常管理过程中，不一样的配置会产生全新的问题，一般的安全测评只能证明特定环境和特定配置的安全性，例如新设备的应用等。（3）时效性。主要体现为新的漏洞及攻击方式逐渐呈现，比如：NT4.0便从SP1逐渐发展至SP6；现在安全的系统在未来其安全性将会面临考验。（4）复杂性。对于信息安全来说，属于一项较为系统的工程，需融合技术手段及非技术手段，并且与安全管理、培训及教育密不可分，大致上分析便知其复杂性较高。（5）不确定性。指的是攻击的不确定性。如攻击时间的不确定性、攻击手段及目标的不确定性等。

1.2信息网络安全的实现要点

（1）需要对网络系统的硬软件及数据进行有效保护，对于系统遭到破坏、更改或泄露等情况需实现有效规避。（2）对于外部非法入侵行为需采取有效防止措施，同时加强内部人员的管理及教育，使内部人员的安全意识得到有效提高。（3）信息安全管理者需重视信息网络安全现状所存在的问题，例如行为管理的脆弱性，又如网络配置及技术的不完善性等。在认识到问题的基础上，制定有效的改善策略，进一步提高电力系统信息网络的安全性。

2电力系统信息网络安全架构策略探究

2.1防火墙技术

电力系统当中，为了防止病毒入侵，便需要防火墙技术的介入。目前具备的防火墙指的是设置在不同网络或网络安全域间的一系列部件的组合，它属于不同网络或者网络安全域间信息的唯一出入口，可以企业的安全政策为依据，进一步对出入网络的信息流实现有效控制，同时自身还具备比较强的攻击能力。另外，它还是提供信息安全服务的重要基础，也能够使信息网络更具安全性。近年来，防火墙技术已经广泛应用于局域网和Internet之间的隔离。

2.2NAT技术

应用NAT技术，能够让一个机构里的全部用户以有限的合法IP地址为途径，进一步对Internet进行访问，这样便使Internet上的合法IP地址得到了有效节省。另外，以地址转换为手段，还能够使内网上主机的真实IP地址实现隐藏，进而使网络的安全性得到有效提高。

2.3防病毒技术

利用防病毒产品，能够防止恶意程序的入侵，并起到抵御病毒的作用，进一步使网络当中的服务器及PC机获得了有效防护。防病毒产品具备功能强大的管理工具，能够对文件进行自动更新，让管理及服务作业更具合理性。另外，还可以使企业的防病毒安全机制更具完善性，具有优化系统性能及解决病毒攻击等优势，为电力系统信息网络的安全性提供了重要保障。

2.4网络加密技术

网络加密技术是指对原有的数据或明文文件通过某种特定算法进行有效处理，使其成为一段不可读的代码，然后只允许输入相应的密钥后才可显示出原来的内容，通过此途径为数据的安全性提供保障，同时使数据更具完整性及保密性。

2.5指纹认证技术

对于电力系统来说，其信息网络安全的身份认证显得极为重要。在现有的硬件防火墙的条件下，可以进一步应用最新的身份认证技术，即为指纹认证技术。基于电力信息网络管理过程中，把具有合法特质的用户指纹存入指纹数据库当中。使用指纹技术，便可以使认证的可靠性增强。主要原理是，把用户的密钥与用户指纹特征统一存储在密钥分配的KDC当中，用户在应用密钥时通过自动指纹识别确认身份后从KDC中获取。

2.6数据加密技术

防火墙及防病毒系统技术能够对电力系统起到保护作用，同时通过数据加密技术也能够对电力系统起到保护作用。数据加密技术是一种对网络传输数据的访问权进行限制的技术，在加密设备与密钥加密过程中会产生密文，把密文向原始明文还原的过程为解密，是基于加密处理的反向处理，但是对于解密者来说，需使用同样类型的加密设备及密钥，才能够进一步对密文进行有效解密。

3电力系统信息网络安全构架

通过防火墙、病毒网管及认证服务器，使非授权用户入侵网络的情况得到有效防止，进一步使网络系统的可用性得到有效体现。充分应用CA中心，能够对用户起到权限控制作用，并且在结合内容审计机制的基础上，能够对网络资源与信息实现有效控制。通过防毒管理中心，并利用漏洞扫描器，使系统内部安全得到有效保证，进一步保证了信息的完整性。通过VPN与加密系统，保证了信息不会泄露给没有获得授权的实体，进而使信息更具保密性。另外，利用入侵检测及日志服务器，能够为网络安全问题提供检测方面的有效依据，使信息实现可审查的特征，进一步充分保证了信息的可靠性及安全性。

4结束语

电力系统论文范文第5篇

将来的汽车会集成更多的处理器，因为先进的应用和性能要求更为复杂的信号处理算法，包括安全、引擎和尾气排放控制、驾驶者与汽车的交互界面，以及车内信息和娱乐系统等。

汽车市场要求处理器供应商做出长期的承诺。例如，汽车制造商有时要求其供应商对某一处理器产品提供长达10～15年的供应承诺。下面我们将探讨针对汽车数字信号处理应用的各种处理器类型，以及各个类型的优缺点。此外，我们还将分析汽车应用的特殊要求对面向汽车市场的处理器的影响。

汽车应用中处理器的选择

汽车系统所用处理器的选择受多种因素的影响。最主要的选择标准一般包括汽车认证资格、片上集成度、性能、价格和节能等。软件开发工具的质量及软件组件的可用性也会影响到处理器的选择。处理器供应商对其产品的承诺以及将来的发展规划等也是重要的考虑因素。

由于关系到生命安全，汽车引擎、气囊控制和刹车系统等关

键的汽车安全系统对处理器有十分严格的可靠性和耐用性要求。因此，汽车安全系统应用对处理器供应商来说是最严峻的考验。这些应用要求处理器获得汽车认证资格，而且这类处理器都需要专门的设计、制造、封装和测试方法。

有许多非关键信号处理汽车系统也需要大量的处理器，比如车内导航和娱乐设备。尽管汽车整车制造商和汽车电子系统供应商对这类应用也要求高质量的组件，但要求毕竟没有关键性安全应用那么高。例如，用于车内系统的处理器一般不要求获得汽车认证资格。

现在，对性能要求最高的汽车信号处理应用是车内导航和娱乐系统。再过几年这一情形可能有所改变，因为新的安全系统开始采用视频和雷达处理，而且引擎和刹车控制系统将采用基于模型的复杂计算方法，目前流行的查找表参考方法也将被复杂的实时运算方法所替代。

在处理器上集成适当的外设、存储器和I/O接口有助于提高性能和稳定性，以及降低功耗和系统成本。汽车应用的片上集成要求与其它信号处理应用有很大的区别。因此，面向汽车应用市场的供应商必须针对这些应用的特殊要求而专门设计其处理器。多通道模数转换器对面向汽车控制系统的处理器特别有用。例如，一个引擎控制系统一般要接收来自数十个模拟传感器的输入信号。

附表：处理器类型、代表性供应商及处理器样品

对面向汽车控制系统的处理器来说，片上闪存是一个关键特性，因为这些系统要使用很大的查找表，有时需要现场更新。如引擎控制系统所用的查找表就包含来自各种控制组件（比如加油器和点火线圈）的数万个校准点（或类似输出值）。校准点数据一般是在汽车出厂前在实验室确定的，但汽车使用一段时间后某些校准点可能需要调整。片上闪存就可以利用从汽车经销商处下载的数据现场更新校准点或控制算法的其它参数。

与采用单独的闪存芯片相比，将闪存集成在处理器上的最大好处在于系统性能的提高和成本的降低。虽然集成的片上闪存对系统开发商很有价值，但处理器供应商要实现它却非易事。经汽车认证的处理器对高温的要求比主流闪存技术所能承受的温度要高。可想而知，在这一市场上竞争的处理器供应商往往需要投入大量的资源以开发可在汽车系统上稳定工作的闪存技术。

数字网络收发器有助于分布式系统中处理器间的通信。有各种各样的网络协议针对不同的汽车系统。面向特定汽车应用的处理器一般都为相关协议集成了网络收发器。例如，控制域网络（CAN）协议一般用于引擎和变速控制网络。而面向媒体的系统传输（MOST）协议则针对车内信息娱乐应用，如音频、视频、导航及通信等。

对于面向关键应用的处理器，先进的片上调试追踪单元也十分有用。这种追踪功能可为系统开发者提供详细的处理器、软件和操作系统状态信息，这些信息对验证和调试特别有用。针对全球嵌入式处理器调试接口的Nexus5001论坛标准定义了软件与片上调试硬件的接口。该标准最早由IEEE行业标准和技术组织（IEEE-ISTO）于1999年制定，现已更新到IEEE-ISTO5001-2003。该标准的开发者希望它能够鼓励开发工具供应商将片上调试追踪单元添加进来，或加强对它的支持。

车内信息和娱乐系统是当前汽车应用中对计算性能要求最高的信号处理系统，主要是因为这些系统涉及到视频处理等需要强大信号处理功能的应用。一个高档信息娱乐系统可能包括多通道音频系统、DVD播放器、GPS导航系统，以及免提移动电话，所有这些都集成进一个系统内。针对车内信息娱乐系统的处理器包括相对高性能的DSP、DSP增强型通用处理器（GPP），以及DSP/GPP混合器件。这些处理器一般工作于200至750MHz的时钟速率范围内。

相反地，针对引擎和刹车控制等关键控制系统的处理器一般都是中等性能的处理器。采用较大的芯片制造工艺（如0.18或0.25微米）比较容易满足高温等恶劣工作环境的要求，而且控制应用的处理速度要求一般不太高。因此，相对较低的最大处理器时钟速度（40至150MHz）和较大的制造工艺是这类应用的最佳选择。然而，这类应用对处理性能的要求也在不断提高，处理器供应商必须调整策略，以便在满足高温要求的同时获得更高的性能。

汽车应用对价格特别敏感。处理器供应商不得不开发高集成度的专用处理器以降低系统成本。虽然汽车应用对价格比较敏感，但汽车资格认证过程却代价不菲，而且这些成本会增加芯片成本。结果，经过汽车资格认证的处理器一般要比非认证的同类产品贵。在汽车信号处理系统中，高效节能一般不是主要问题。只有在引擎运转和电池充电系统启动的时候，引擎、底盘和刹车控制等系统才处于工作状态。

尽管如此，高效节能在某些应用中也很重要。有些系统在引擎关闭时处于工作状态，它们的功耗必须很低以便电池耗能不会影响引擎启动。例如，车内信息娱乐设备就是这类应用之一。还有些系统必须密封得很好以免受到外界环境影响。在这种情况下，这类系统的封装可能会影响散热，因此功耗不能太大。

针对汽车应用的信号处理器

在当今的汽车系统中，有很多类型的芯片用于完成信号处理任务，从8位MCU到DSP，再到FPGA。在信号处理扮演重要角色的系统中，8位和16位MCU现已不常被采用，因为它们的处理性能有限。为降低成本，系统开发商往往选择那些性能正好够用的处理器。但对某些应用，预留一些性能空间是比较明智的，尤其是车内信息娱乐系统，更能从这一性能空间的灵活性中获益，因为有些功能应用（如语音识别、导航及音频控制）在选择处理器时发展得尚不完善。

32位嵌入式通用处理器（GPP）一般用于中等性能要求的汽车信号处理控制系统。这一档次的处理器一般采用RISC结构，所用指令简单、普通且几乎无并行指令。GPP在强调决策和控制流变化的算法处理上特别有效，但许多情况下其信号处理性能也不错。此外，GPP也是很好的编译对象。与一些难于编译的特殊DSP结构相比，GPP编译代码是相当有效的。流行的32位GPP结构（比如MIPS、ARM和PowerPC）已广泛应用于汽车和非汽车应用系统。

市场的广泛认可所带来的优势包括丰富的第三方软件组件供应和强大的开发工具支持。这一类别的处理器包括德州仪器的TMS470系列（基于ARM7内核）和飞思卡尔的MPC500系列（基于PowerPC内核）。这两种处理器都在32位通用处理器内核上集成了汽车专用外设。飞思卡尔的MPC500系列处理器集成了外设、存储器和专用I/O接口，主要针对引擎和变速控制应用，它带有大容量的闪存、多个CAN接口、一个Nexus调试接口、多个ADC，以及多个先进的定时模块。

DSP、DSP/GPP混合器件以及DSP增强型GPP一般用于车内信息娱乐系统及需要信号处理功能的控制系统。这些处理器带有特殊的功能，包括多积聚硬件、大容量存储带宽，以及采用多运行算法的指令。这些特性综合起来，可大大加速数字信号处理算法，比同样时钟速率的GPP要快得多。

DSP/GPP混合器件及DSP增强型GPP意在集成DSP和GPP的最佳特性：DSP的信号处理功能以及GPP在决策密集型算法和编译代码中的高效率。这种功能组合对那些既要求信号处理又需要决策处理的系统尤其重要。这类处理器包括德州仪器的TMS320C2000系列、飞思卡尔的MC56F83xx系列、瑞萨的SH7760，以及模拟器件公司的ADSP-BF53x（Blackfin系列）。

FPGA似乎不大适合汽车处理应用，因为它们一向以昂贵著称。然而，最近几年FPGA供应商推出了一系列低成本、高效率的器件，使得FPGA也成为汽车系统的可选方案。与传统的固定结构处理器（比如DSP和GPP）不同，FPGA不受预先设定的指令集限制。相反，FPGA可为系统设计者提供极大的设计灵活性，以便开发适于特定应用的处理结构。

由于FPGA具有强大的并行处理能力，其信号处理速度比最快的固定结构处理器还要快。但高性能是要付出代价的：基于FPGA的信号处理系统的开发成本要比固定结构软件开发的成本高得多。虽然FPGA在汽车系统中的作用会逐渐扩大，但目前它主要用于车内信息娱乐系统的接口。当然，一旦FPGA进入汽车系统，它就会有更多其它用途，有可能会替代其它系统组件的功能。

例如，随着用FPGA实现“软”处理器内核的出现，就像Altera的NiosII和赛灵思的MicroBlaze（二者都是32位RISC处理器内核），微处理器可能会更多地采用FPGA实现，而不是单独的芯片。这样可节省成本，因为软核可以定制（设计者可以包括和剔除某些特性，也可以在功能和资源消耗上左右取舍），而且还易于实现与采用FPGA结构的专用硬件（比如特定算法加速器)的接口。

数字信号处理器遍布汽车各个角落

随着汽车应用的电动和电控程度越来越高，数字信号处理将遍布汽车的各个角落。那些已经采用数字信号处理的应用将会增加计算负荷，从而促使新一代高性能汽车处理器的发展。例如，飞思卡尔新型MCP5554处理器的运行速度是其前一代产品MPC566的两倍，而且新增的SIMD指令执行功能可进一步提高其信号处理性能。

数字信号处理在汽车领域的新应用既包括需要高信号处理性能的计算密集型应用（如车道跟踪系统），也包括仅需一般处理性能的应用（如胎压监控系统－TPMS）。面向汽车信号处理应用的处理器具有很宽的性能范围，而且将来更会趋于多样化。

基于视频的安全和信息娱乐系统等高端应用将需要更高的信号处理性能，而TPMS等低端应用则需要节能高效的处理性能。