電力自動(dòng)化系統(tǒng)智能保護(hù)測(cè)控設(shè)備的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

摘要：社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，促使現(xiàn)階段的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用更加廣泛，為了保證該方面技術(shù)應(yīng)用的效率以及質(zhì)量，需要在相關(guān)設(shè)備中融合相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備?；诖?，本文從立足于設(shè)備設(shè)計(jì)角度，分析了電力自動(dòng)化系統(tǒng)中相關(guān)檢測(cè)保護(hù)設(shè)備的研究?jī)?nèi)容，希望以下內(nèi)容的論述可以促進(jìn)我國(guó)自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：主控模塊；設(shè)備功能；CPU選擇

引言：

近幾年，電力應(yīng)用量逐漸提升，此種背景下的電力工業(yè)建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，為了保證高負(fù)荷用電可以正常發(fā)揮作用，電力自動(dòng)化系統(tǒng)被應(yīng)用到電力建設(shè)中，自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)雖然可以穩(wěn)定電力傳輸，但是如果其自身發(fā)生故障，也會(huì)降低電力傳輸效率。因此，對(duì)電力自動(dòng)化系統(tǒng)智能保護(hù)測(cè)控設(shè)備的設(shè)計(jì)研究有鮮明現(xiàn)實(shí)意義。

1設(shè)備基本功能

對(duì)于智能保護(hù)監(jiān)控設(shè)備而言，其設(shè)計(jì)的具體功能應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：①保護(hù)功能。制造出的電力自動(dòng)化系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備應(yīng)該實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的繼電保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生斷路、短路、超負(fù)荷、低電壓等問(wèn)題時(shí)，可以立即切斷電路并發(fā)出警報(bào)，從而降低電網(wǎng)發(fā)生大面積故障的概率，保證電力傳輸?shù)仍O(shè)備安全使用，維護(hù)電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定；

②測(cè)量功能。制造的保護(hù)設(shè)備應(yīng)該可以對(duì)電力系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，以保證控制中心以及其它系統(tǒng)分部需要節(jié)點(diǎn)信息時(shí)，信息傳遞及時(shí)、準(zhǔn)確；

③通信功能。通訊功能的加入是為了可以更好的提升保護(hù)設(shè)備與自動(dòng)化系統(tǒng)之間的聯(lián)系，這樣才能做到保護(hù)信息的雙向傳遞。實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，將會(huì)應(yīng)用符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊傳播。日常運(yùn)行過(guò)程中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息通常情況下包含電量監(jiān)控信息，設(shè)備保護(hù)信息等內(nèi)容；

④控制功能。設(shè)計(jì)的保護(hù)設(shè)備除了需要具備以上功能之外，在控制環(huán)節(jié)中還需要做到“四搖”，也就是“測(cè)、信、控、調(diào)”。其中遙測(cè)是應(yīng)用相關(guān)的電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)電流、電壓等基礎(chǔ)電力信息的檢測(cè)。遙信是應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備開(kāi)關(guān)以及運(yùn)行情況的檢測(cè)；遙控主要是為了實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的開(kāi)始、結(jié)束等發(fā)面內(nèi)容；搖調(diào)是為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)參數(shù)的遠(yuǎn)程調(diào)控。

2設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)

2.1主控模塊

設(shè)備的主控模塊可以說(shuō)是設(shè)備的核心位置所在，其中將會(huì)包含ADC、CPU以及EEPROM 等內(nèi)容。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，該位置會(huì)將接受到的電流以及電壓進(jìn)行分析和AD采樣，此時(shí)得到的是原始數(shù)據(jù)，之后系統(tǒng)CPU會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。一方面，CPU會(huì)應(yīng)用采樣計(jì)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且通過(guò)分析之后得出運(yùn)行所需功率、電流等參數(shù)，最后將分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)內(nèi)部寄存器當(dāng)中。另一方面，CPU在數(shù)據(jù)的分析時(shí)，會(huì)與原始規(guī)定參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，從而分析出設(shè)備故障類型以及嚴(yán)重程度，進(jìn)而指導(dǎo)保護(hù)動(dòng)作。

2.2電量轉(zhuǎn)換模塊

此模塊在發(fā)揮作用時(shí)，為了保證設(shè)計(jì)設(shè)備可以正常進(jìn)行工作，通常情況下會(huì)加入電流、電壓互感器和濾波電路。以上設(shè)備可以在發(fā)揮作用時(shí)實(shí)現(xiàn)電流信息采集以及電壓信息采集，最終會(huì)將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺啬K進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2.3通訊模塊

通訊模塊的設(shè)計(jì)主要問(wèn)題在于通信接口的選擇，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用的接口應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化以及便捷化的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合以上應(yīng)用需求以及市場(chǎng)調(diào)查情況而言，接口類型選擇RS485，此種接口應(yīng)用廣泛，可以滿足諸多應(yīng)用需求，并且符合IEC61850當(dāng)中的設(shè)計(jì)規(guī)范。

3設(shè)備設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)方案的選擇過(guò)程中，首先需要注意的便是CPU設(shè)計(jì)方案的選擇，因?yàn)殡S著技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)階段CPU基礎(chǔ)性能差別并不明顯，價(jià)格相比于以前也進(jìn)一步降低，為了保證設(shè)計(jì)設(shè)備性能更加完善，可以采用多類型CPU聯(lián)合使用的方法，例如ABB公司在主控單元的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用了四種不同類型的CPU。就現(xiàn)階段的技術(shù)應(yīng)用而言，設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中可以選擇的CPU組合方案很多，例如“MCU+DSP”、“DSP+DSP”應(yīng)用較為廣泛的組合方法為“電量計(jì)量芯片+單片機(jī)”組合方案，此種方案在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，計(jì)量芯片主要承擔(dān)設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)的分析工作，通過(guò)分析可以得出運(yùn)行所需功率以及電流等參數(shù)，并最終保存在寄存器當(dāng)中，而單片機(jī)可以隨時(shí)訪問(wèn)寄存器，同時(shí)從中提取數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)娇刂浦行腫1]。單片機(jī)則負(fù)責(zé)保護(hù)控制功能，保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)為單片機(jī)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，再與參考值進(jìn)行比較計(jì)算和分析，如發(fā)現(xiàn)被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障或不正常，即達(dá)到設(shè)置動(dòng)作值，就發(fā)出保護(hù)命令，保護(hù)命令送入開(kāi)入開(kāi)出模塊。對(duì)于主控模塊的設(shè)計(jì)還會(huì)應(yīng)用到CPLD芯片，此種芯片的應(yīng)用將會(huì)被作為單片機(jī)與開(kāi)入開(kāi)出模塊和人機(jī)對(duì)話模塊相連的接口。

結(jié)論：

綜上所述，電力自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)，在此種應(yīng)用背景下，如何進(jìn)一步發(fā)揮智能保護(hù)監(jiān)控設(shè)備的作用，成為現(xiàn)階段亟待解決的問(wèn)題之一，對(duì)于該方面的設(shè)計(jì)與建設(shè)，需要從工程、結(jié)構(gòu)以及方案等多個(gè)角度進(jìn)行考慮，這樣才能保證最終的設(shè)計(jì)結(jié)果符合電力自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且達(dá)到完美融合。

參考文獻(xiàn)：

[1]李世春，舒征宇，鐘浩，劉文麗.電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)位碩士實(shí)踐課程中教學(xué)案例構(gòu)建研究[J].教育教學(xué)論壇，2019（03）：238-239.

作者簡(jiǎn)介：劉玉鵬（1996.10.22），男，籍貫：河北省邢臺(tái)市臨城縣，

職稱和學(xué)歷：本科學(xué)，研究方向或?qū)I(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。