淺析基于DSP技術的電力系統自動化

吳慶彤，高紅濤

（河南省南陽市供電公司，河南南陽473000）

電力系統是一個瞬變的系統，要對各節點進行實時監控，保證其運行狀態的安全性。在發現不正常的狀態時，能夠通知工作人員進行及時修復、控制和處理。要做到這一點，需要對數據單元進行采集，將得到的運行參數變為數字量，從而分析并且解決問題。結合數字信號的DSP技術，發揮其運算和處理運行的能力，才能夠滿足對電力系統的高要求。

1 電力系統自動化

將能源轉化為電能，然后通過設備將電能傳輸到各個所需要的地方，這一過程需要以電力系統為基礎，而在轉變傳輸的過程中，需要很多例如數據監測、數據監控等環節。電力系統自動化是對這一過程進行自動化設置、實行自動化的操作，通過信息技術的準確監控和數據的有效分類，實現高效率、高精度的電能轉換傳輸。

電力系統自動化包括對地區調度情況實時監控、變電站自動化以及負荷控制三個方面。地區調度實時監控通過微型計算機進行，變電站自動化就是通過微型機編寫程序實現遠距離控制；負荷控制就是采用聲頻或者工頻的控制方式。

2 DSP技術

DSP技術的發展分為四個階段，一是20世紀70年代的理論發展；二是80年代的技術普及；三是90年代的快速發展；四是21世紀的更新創造。在DSP技術開始發展應用之前，人們只能通過微處理器進行數字信號的處理，但是效率非常的低，無法滿足實際需求。20世紀70年代，DSP技術理論及算法的提出具有跨時代的意義。不過這時的DSP，應用也僅實現在科研小組中，用途受到限制。隨著集成電路技術飛速的發展，其規模也越變越大，世界首枚DSP芯片1978年在AMI公司中誕生。當時DSP芯片制作工藝技術以微米為單位，盡管尺寸較大，功率耗損也比較大，但是這一芯片的運算速度是微處理器的幾十倍，廣泛應用在語音合成和解碼編碼器中。

DSP芯片的出現標志著DSP系統的發展，根據CMOS工藝，DSP芯片的升級版也被研發出來，大大提升了儲存量以及運算速度，為語音處理和圖像處理，提供了保障。第三代DSP芯片在20世紀80年代后期被研發出來，運算速度得到進一步的提升，應用領域也擴大，技術得到了普及。在90年代，DSP技術發展最為迅速，出現了第四代和第五代的產品，具有更高的系統集成功能。目前，DSP技術已經成為非常重要的學科，在信號和信息處理領域發揮著重要的作用，成為無線系統的代表技術，

現代社會對通信數據技術的需求越來越多，這迫使通信技術向多樣化、個性化的方向發展。無線數據通信這種較為安全、靈活的交流手段，是市場上迫切需求的，3G、4G通訊被不斷的推出，其發展都離不開DSP技術。作為一種微處理器，DSP在通信領域起著舉足輕重的作用。現在，人們對DSP的運算速度有很高的要求，可以實現復雜的計算與解壓縮、編譯碼，能夠在不同環境下高效地工作。

3 電力系統自動化中的DSP技術

在電力系統自動化中，只要涉及到數字信號處理，就要應用到DSP技術。電力系統的迅猛發展使電網容量不斷地擴大，結構也越來越復雜，電力系統中對工作內容的實時監控和調度是非常重要的，在傳送過程中都要將電力系統中的交流信號轉換成為微機可以處理的數字信號。實際上，DSP技術被深入應用在電極控制方面，能夠快速地發揮其優勢。在一些控制中，有復雜的算法及坐標變換，這種大量數學運算需要處理器具有高速及高處理能力。隨著繼電保護日趨成熟，電力系統中DSP技術的優點明顯的顯露出來，DSP技術代替了多CPU，將原來無法解決的問題一一突破。

（1）DSP技術的采集和測量

電力系統與計算機結合之后，引入了EMS／DMS／SCADA的概念，在電力系統中采集測量數據是SCADA的一部分。DSP技術系統能夠對頻譜進行實時的分析，快速地測量速度與精度，這種特點使測量數據的采集和計算更加快捷。DSP技術已經成為電氣量測量的基礎，使相應的系統能夠逐步形成。

（2）DSP技術的質量監控

人們對電網中電能的質量要求越來越高，用戶側電能質量的監視得到重視。電能有其自身評價的質量標準，電壓和頻率的測量都是根據其偏移是否在有效值范圍內來評價。對于波形的測量是根據畸變率是否大于給定值來評價。一旦不滿足這三個質量標準，監控系統會根據不同情況發出警告，控制機器的運行。

除此之外，在電力系統發生故障或者有大負荷投入時，會形成一段時間的電壓凹陷，這時需要根據電壓的降低情況來進行實時的補償修復，DSP技術在其中也發揮著不可替代的重要作用。

（3）DSP技術與電子技術結合

電子技術在電力系統中的應用越來越廣，隨著電子元件的發展及應用，無功補償裝置不斷更新。但是任何無功補償方式都對算法的高效準確有很高的要求，這時DSP技術就得到了深度的應用，現在很多靜止無功補償裝置運用DSP技術作為其控制核心。

在進行裝置的無功控制時，受到電網中存在的諧波影響，此時可以設置濾波裝置補償諧波，或者通過改進電子裝置避免產生諧波。后者需要掌握變流器的多重化技術，將方波多個疊加消除諧波，得到正弦波，DSP技術的不斷提高已經可以控制這種方法，將其與電子技術聯合起來，充分發揮其特點，很好地抑制諧波。

（4）繼電保護中的DSP技術

與傳統的繼電保護相比，微機繼電保護更加完善，提高了電力系統的可靠性和安全性。在DSP數據采集和運算能力的支持下，微機繼電保護的表現十分完善。

4 電力系統自動化的發展

我國人口眾多，電力需求量十分巨大，電力系統的應用及更新十分重要。更好地發展電力系統自動化，除了要有強大的硬件設施之外還要對電力系統中的技術進行發展，使應用效率提高。在發展的同時，需要從幾方面來完善：第一，要重視對電力系統的開發，技術轉變同時對高端參數進行調整；第二，要解決無人現場操作的問題，保證電力系統可以遠程操控，避免電力事故的發生，提高工作效率；第三，電力設備的運用要加強，使設備具有智能化的特點，獲取實時信息，方便電力系統的管理；第四，加強企業工作者的培養，儲備技術全面的高水平人才，對電力系統自動化方面的技術進行不斷地探討、研發，推動電力產業的發展。

5 結束語

總的來說，電力系統自動化的發展已經逐步走向規模化，技術也更加的智能化、區域化、優質化。電力系統的數據測量、繼電保護加速了電力系統自動化的發展。DSP的發展引導著電力系統的發展方向，提升了其自動化的水平。

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