基于DSP技術(shù)的變電站綜合自動化系統(tǒng)簡介
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變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站二次設(shè)備f包括繼電保護(hù)、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置等)的功能進(jìn)行重新組合，優(yōu)化設(shè)計，對變電站全部電器設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。通過變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間相互交換信息，數(shù)據(jù)共享，完成變電站運(yùn)行中的自動監(jiān)視和控制。變電站綜合自動化系統(tǒng)替代了變電站常規(guī)二次設(shè)備的功能，簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項重要技術(shù)措施。
我國變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了半導(dǎo)體分散控制、單片機(jī)智能控制、DSP(數(shù)字信號處理器)智能集中控制幾個階段，目前使用最多、性能價格比最高的還是以DSP為核心組成的變電站綜合自動化系統(tǒng)，下面就簡單介紹該系統(tǒng)的設(shè)計思想及主要特點。
2 設(shè)計思想
基于DSP技術(shù)的變電站綜合自動化系統(tǒng)，是以DSP為核心，組成各種保護(hù)測控單元(間隔層設(shè)備)，以嵌入式計算機(jī)為核心組成通信管理機(jī)，通過現(xiàn)場總線(CAN bus)構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)。變電站運(yùn)行的各種工況信息，首先由對應(yīng)的保護(hù)測控裝置采集到，通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)酵ㄐ殴芾頇C(jī)，再把這些信息傳輸?shù)阶冸娬井?dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)方調(diào)度控制中心，實現(xiàn)變電站的自動保護(hù)和遠(yuǎn)方監(jiān)控。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
2．1 系統(tǒng)的組成
主要保護(hù)和測控單元有：①線路保護(hù)和測控單元；②變壓器差動保護(hù)單元；③變壓器后備保護(hù)和測控單元；④電容器保護(hù)和測控單元；⑤備用電源自投和測控單元；⑥電動機(jī)保護(hù)和測控單元；⑦PT保護(hù)和測控單元；⑧中央信號單元；各個保護(hù)和測控單元分散安裝在主控室或一次設(shè)備附近，便于安裝、維護(hù)、管理。各種保護(hù)測控單元采用嵌入式數(shù)字信號處理器(DSP)完成間隔層設(shè)備的保護(hù)、測控、通訊等功能，充分重視并滿足變電站不同專業(yè)的要求，真正實現(xiàn)變電站的協(xié)調(diào)化、數(shù)字化及智能化。
通信管理機(jī)與各保護(hù)單元間以現(xiàn)場總線、RS232、以太網(wǎng)等通訊方式中的一種，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，并與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)方調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)雙向通信。
2．2 保護(hù)單元
每種保護(hù)和測控單元的硬件結(jié)構(gòu)相似，分模擬量輸入，核心處理器，開關(guān)量輸入、輸出，人機(jī)接口，通訊和電源模塊6大部分，其框圖如圖2所示。
保護(hù)和測控單元采用嵌入式數(shù)字信號處理器與多片串行A／D轉(zhuǎn)換器且同步采樣技術(shù)為主構(gòu)成簡潔高效的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，具有高可靠性和高性能的特點。
保護(hù)和測控單元每周32點采樣州并具有安全的頻率跟蹤技術(shù)，確保測控功能的技術(shù)要求，在一個采樣間隔內(nèi)可以輕松完成保護(hù)的數(shù)據(jù)計算和邏輯判別功能，提高了保護(hù)處理的實時性，也便于復(fù)雜保護(hù)算法的實現(xiàn)。
靈活的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可選擇現(xiàn)場總線、RS232、以太網(wǎng)通訊方式。
保護(hù)和測控單元均能通過IEC60255-22-4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的IV級(4 KV±10％)快速瞬變干擾試驗、IEC60255-22―2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的IV級(空氣放電15 kV，接觸放電8 kV)靜電放電干擾試驗，使用時不必另加抗干擾模塊。
保護(hù)和測控單元采用SMT工藝及無可調(diào)節(jié)元件的設(shè)計，主要元器件采用丁業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)，提高了裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性和環(huán)境的適應(yīng)能力，可以安裝在開關(guān)現(xiàn)場。
產(chǎn)品工作的透明化，通過記錄的事件、事故、告警、故障錄波，可清楚產(chǎn)品的工作過程和動作原因，非常便于事故的分析。
保護(hù)和測控單元具有全漢化液晶界面，配套的保護(hù)分析軟件以及數(shù)字變電站管理系統(tǒng)(通信管理機(jī))的320x240漢化液品界面，查看保護(hù)和測控裝置的故障數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)。通用的軟硬件平臺和上下代產(chǎn)品代碼兼容，可以為用戶提供更好的服務(wù)，也使公司推出的新產(chǎn)品具有良好的穩(wěn)定性和持續(xù)提高質(zhì)量的特點。
采用串行EEPROM存放保護(hù)定值、系數(shù)、配置，并實時自檢，確保定值、系數(shù)、配置的使用正確和即使在定值、系數(shù)、配置遭到破壞時仍不會誤動。
3 主要特點
保護(hù)和測控單元可獨立完成變電站的保護(hù)、測量、控制、信號、故障錄波、諧波分析、電能采集、小電流接地選線和低周減載等功能，可完全取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)。
保護(hù)和測控單元可分散安裝于一次設(shè)備附近，完成該一次設(shè)備對應(yīng)的所有二次功能，也可集中組屏安裝于控制室內(nèi)。
采用串行的雙14位A／D同步采樣，再加上每周波32點采樣和軟件上安全頻率跟蹤技術(shù)使得電壓、電流測量精度達(dá)0．2級，有功、無功測量精度達(dá)0．5級，真正滿足了110 kV變電站對測量精度的要求。采用現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)通訊方式，具有高可靠性、實時性及開放性的特點。介質(zhì)可根據(jù)用戶需要選用電纜或光纖。
全變電站GPS同步對時，具有硬脈沖對時接點輸入，確保SOE的分辨率小于1 ms。
DSP主板硬件具有二級看門狗．保證處理系統(tǒng)在運(yùn)行異常時能夠及時復(fù)位。
統(tǒng)一的外形尺寸和軟、硬件平臺，易于產(chǎn)品的使用和維護(hù)。具有網(wǎng)絡(luò)打印功能，可自動或手動打印事故報告、事故錄波、定值內(nèi)容等信息，便于存檔和分析。
每個保護(hù)和測控單元具有16個開入和11個開出，每個保護(hù)動作開出可經(jīng)軟件編程和硬件矩陣選擇相應(yīng)的繼電器出口，方便用戶的特殊要求。
除變壓器保護(hù)單元采用硬壓板投退保護(hù)功能外，其余保護(hù)測控單元采用軟壓板投退保護(hù)功能，方便遠(yuǎn)方和就地操作?？蓪崿F(xiàn)遠(yuǎn)方修改定值、切換定值、遠(yuǎn)方投退軟壓板、遠(yuǎn)方信號復(fù)歸、遙控操作、遠(yuǎn)方讀取錄波、遙測、遙信、遙脈功能。
4 結(jié)語
隨著計算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，變電站綜合自動化系統(tǒng)的技術(shù)水平也將隨之得到不斷提升，同時可不斷提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。電力供應(yīng)企業(yè)必將不斷為廣大用戶提供更可靠、更穩(wěn)定的電能供應(yīng)，為國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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