淺析基于DSP技術(shù)的電力系統(tǒng)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(tǒng)是一個瞬變的系統(tǒng)，要對各節(jié)點進行實時監(jiān)控，保證其運行狀態(tài)的安全性。在發(fā)現(xiàn)不正常的狀態(tài)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(shù)據(jù)單元進行采集，將得到的運行參數(shù)變?yōu)閿?shù)字量，從而分析并且解決問題。結(jié)合數(shù)字信號的DSP技術(shù)，發(fā)揮其運算和處理運行的能力，才能夠滿足對電力系統(tǒng)的高要求。

1 電力系統(tǒng)自動化

將能源轉(zhuǎn)化為電能，然后通過設(shè)備將電能傳輸?shù)礁鱾€所需要的地方，這一過程需要以電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，而在轉(zhuǎn)變傳輸?shù)倪^程中，需要很多例如數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)監(jiān)控等環(huán)節(jié)。電力系統(tǒng)自動化是對這一過程進行自動化設(shè)置、實行自動化的操作，通過信息技術(shù)的準確監(jiān)控和數(shù)據(jù)的有效分類，實現(xiàn)高效率、高精度的電能轉(zhuǎn)換傳輸。

電力系統(tǒng)自動化包括對地區(qū)調(diào)度情況實時監(jiān)控、變電站自動化以及負荷控制三個方面。地區(qū)調(diào)度實時監(jiān)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?qū)崿F(xiàn)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(shù)

DSP技術(shù)的發(fā)展分為四個階段，一是20世紀70年代的理論發(fā)展；二是80年代的技術(shù)普及；三是90年代的快速發(fā)展；四是21世紀的更新創(chuàng)造。在DSP技術(shù)開始發(fā)展應(yīng)用之前，人們只能通過微處理器進行數(shù)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(shù)理論及算法的提出具有跨時代的意義。不過這時的DSP，應(yīng)用也僅實現(xiàn)在科研小組中，用途受到限制。隨著集成電路技術(shù)飛速的發(fā)展，其規(guī)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(shù)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(yīng)用在語音合成和解碼編碼器中。

DSP芯片的出現(xiàn)標志著DSP系統(tǒng)的發(fā)展，根據(jù)CMOS工藝，DSP芯片的升級版也被研發(fā)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(fā)出來，運算速度得到進一步的提升，應(yīng)用領(lǐng)域也擴大，技術(shù)得到了普及。在90年代，DSP技術(shù)發(fā)展最為迅速，出現(xiàn)了第四代和第五代的產(chǎn)品，具有更高的系統(tǒng)集成功能。目前，DSP技術(shù)已經(jīng)成為非常重要的學科，在信號和信息處理領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，成為無線系統(tǒng)的代表技術(shù)，

現(xiàn)代社會對通信數(shù)據(jù)技術(shù)的需求越來越多，這迫使通信技術(shù)向多樣化、個性化的方向發(fā)展。無線數(shù)據(jù)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(fā)展都離不開DSP技術(shù)。作為一種微處理器，DSP在通信領(lǐng)域起著舉足輕重的作用。現(xiàn)在，人們對DSP的運算速度有很高的要求，可以實現(xiàn)復雜的計算與解壓縮、編譯碼，能夠在不同環(huán)境下高效地工作。

3 電力系統(tǒng)自動化中的DSP技術(shù)

在電力系統(tǒng)自動化中，只要涉及到數(shù)字信號處理，就要應(yīng)用到DSP技術(shù)。電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展使電網(wǎng)容量不斷地擴大，結(jié)構(gòu)也越來越復雜，電力系統(tǒng)中對工作內(nèi)容的實時監(jiān)控和調(diào)度是非常重要的，在傳送過程中都要將電力系統(tǒng)中的交流信號轉(zhuǎn)換成為微機可以處理的數(shù)字信號。實際上，DSP技術(shù)被深入應(yīng)用在電極控制方面，能夠快速地發(fā)揮其優(yōu)勢。在一些控制中，有復雜的算法及坐標變換，這種大量數(shù)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(tǒng)中DSP技術(shù)的優(yōu)點明顯的顯露出來，DSP技術(shù)代替了多CPU，將原來無法解決的問題一一突破。

（1）DSP技術(shù)的采集和測量

電力系統(tǒng)與計算機結(jié)合之后，引入了EMS／DMS／SCADA的概念，在電力系統(tǒng)中采集測量數(shù)據(jù)是SCADA的一部分。DSP技術(shù)系統(tǒng)能夠?qū)︻l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(shù)據(jù)的采集和計算更加快捷。DSP技術(shù)已經(jīng)成為電氣量測量的基礎(chǔ)，使相應(yīng)的系統(tǒng)能夠逐步形成。

（2）DSP技術(shù)的質(zhì)量監(jiān)控

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

除此之外，在電力系統(tǒng)發(fā)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(jù)電壓的降低情況來進行實時的補償修復，DSP技術(shù)在其中也發(fā)揮著不可替代的重要作用。

（3）DSP技術(shù)與電子技術(shù)結(jié)合

電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣，隨著電子元件的發(fā)展及應(yīng)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(shù)就得到了深度的應(yīng)用，現(xiàn)在很多靜止無功補償裝置運用DSP技術(shù)作為其控制核心。

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

（4）繼電保護中的DSP技術(shù)

與傳統(tǒng)的繼電保護相比，微機繼電保護更加完善，提高了電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。在DSP數(shù)據(jù)采集和運算能力的支持下，微機繼電保護的表現(xiàn)十分完善。

4 電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展

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

5 結(jié)束語

總的來說，電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展已經(jīng)逐步走向規(guī)模化，技術(shù)也更加的智能化、區(qū)域化、優(yōu)質(zhì)化。電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)測量、繼電保護加速了電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展。DSP的發(fā)展引導著電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，提升了其自動化的水平。

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