電力自動化系統智能保護測控設備的設計與開發

摘要：社會的進一步發展，促使現階段的自動化技術應用更加廣泛，為了保證該方面技術應用的效率以及質量，需要在相關設備中融合相應的監控設備。基于此，本文從立足于設備設計角度，分析了電力自動化系統中相關檢測保護設備的研究內容，希望以下內容的論述可以促進我國自動化應用技術進一步發展。

關鍵詞：主控模塊；設備功能；CPU選擇

引言：

近幾年，電力應用量逐漸提升，此種背景下的電力工業建設規模逐漸擴大，為了保證高負荷用電可以正常發揮作用，電力自動化系統被應用到電力建設中，自動化系統的出現雖然可以穩定電力傳輸，但是如果其自身發生故障，也會降低電力傳輸效率。因此，對電力自動化系統智能保護測控設備的設計研究有鮮明現實意義。

1設備基本功能

對于智能保護監控設備而言，其設計的具體功能應該做到以下幾點：①保護功能。制造出的電力自動化系統保護設備應該實現內部的繼電保護，當系統內部發生斷路、短路、超負荷、低電壓等問題時，可以立即切斷電路并發出警報，從而降低電網發生大面積故障的概率，保證電力傳輸等設備安全使用，維護電力網絡穩定；

②測量功能。制造的保護設備應該可以對電力系統中的各個節點實現測量，以保證控制中心以及其它系統分部需要節點信息時，信息傳遞及時、準確；

③通信功能。通訊功能的加入是為了可以更好的提升保護設備與自動化系統之間的聯系，這樣才能做到保護信息的雙向傳遞。實際設計過程中，將會應用符合國際標準的自動化信息網絡進行通訊傳播。日常運行過程中，傳輸的數據信息通常情況下包含電量監控信息，設備保護信息等內容；

④控制功能。設計的保護設備除了需要具備以上功能之外，在控制環節中還需要做到“四搖”，也就是“測、信、控、調”。其中遙測是應用相關的電子技術實現電流、電壓等基礎電力信息的檢測。遙信是應用遠程監控系統，實現對設備開關以及運行情況的檢測；遙控主要是為了實現電氣設備的開始、結束等發面內容；搖調是為了實現設備運行過程中，各個參數的遠程調控。

2設備的整體結構

2.1主控模塊

設備的主控模塊可以說是設備的核心位置所在，其中將會包含ADC、CPU以及EEPROM 等內容。在實際應用過程中，該位置會將接受到的電流以及電壓進行分析和AD采樣，此時得到的是原始數據，之后系統CPU會對這些數據進行讀取。一方面，CPU會應用采樣計算法對數據進行處理，并且通過分析之后得出運行所需功率、電流等參數，最后將分析數據存儲子系統內部寄存器當中。另一方面，CPU在數據的分析時，會與原始規定參數進行對比，從而分析出設備故障類型以及嚴重程度，進而指導保護動作。

2.2電量轉換模塊

此模塊在發揮作用時，為了保證設計設備可以正常進行工作，通常情況下會加入電流、電壓互感器和濾波電路。以上設備可以在發揮作用時實現電流信息采集以及電壓信息采集，最終會將采集的數據傳輸到主控模塊進行數據分析。

2.3通訊模塊

通訊模塊的設計主要問題在于通信接口的選擇，實際設計過程中應用的接口應該具有標準化以及便捷化的優點，結合以上應用需求以及市場調查情況而言，接口類型選擇RS485，此種接口應用廣泛，可以滿足諸多應用需求，并且符合IEC61850當中的設計規范。

3設備設計方案

設計方案的選擇過程中，首先需要注意的便是CPU設計方案的選擇，因為隨著技術的不斷進步，現階段CPU基礎性能差別并不明顯，價格相比于以前也進一步降低，為了保證設計設備性能更加完善，可以采用多類型CPU聯合使用的方法，例如ABB公司在主控單元的設計中，應用了四種不同類型的CPU。就現階段的技術應用而言，設備設計過程中可以選擇的CPU組合方案很多，例如“MCU+DSP”、“DSP+DSP”應用較為廣泛的組合方法為“電量計量芯片+單片機”組合方案，此種方案在實際應用過程中，計量芯片主要承擔設備測量數據的分析工作，通過分析可以得出運行所需功率以及電流等參數，并最終保存在寄存器當中，而單片機可以隨時訪問寄存器，同時從中提取數據信息傳輸到控制中心[1]。單片機則負責保護控制功能，保護功能的實現為單片機對原始數據進行數據處理后，再與參考值進行比較計算和分析，如發現被保護設備發生故障或不正常，即達到設置動作值，就發出保護命令，保護命令送入開入開出模塊。對于主控模塊的設計還會應用到CPLD芯片，此種芯片的應用將會被作為單片機與開入開出模塊和人機對話模塊相連的接口。

結論：

綜上所述，電力自動化系統的應用已經成為一種必然趨勢，在此種應用背景下，如何進一步發揮智能保護監控設備的作用，成為現階段亟待解決的問題之一，對于該方面的設計與建設，需要從工程、結構以及方案等多個角度進行考慮，這樣才能保證最終的設計結果符合電力自動化系統結構，并且達到完美融合。

參考文獻：

[1]李世春，舒征宇，鐘浩，劉文麗.電力系統及其自動化專業學位碩士實踐課程中教學案例構建研究[J].教育教學論壇，2019（03）：238-239.

作者簡介：劉玉鵬（1996.10.22），男，籍貫：河北省邢臺市臨城縣，

職稱和學歷：本科學，研究方向或專業：電氣工程及其自動化專業。