試論計算機技術在電力系統自動化中的應用

苗斌

摘要：隨著我國電力行業的不斷發展，計算機技術也越來越多的應用到電力行業中去。電力自動化系統對計算機技術的依賴性越來越大，本文就什么是電力系統自動化、電力系統自動化的現狀以及計算機技術在電力系統自動化中的應用展開論述，分析了我國電力系統自動化發展的現狀以及面臨的問題，對于提高我國的電力系統自動化與計算機技術的結合有重要的借鑒意義，有利于我國電力行業的發展和進步。

關鍵詞：電力自動化系統計算機應用

中圖分類號：TM769 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0000-00

進入21世紀以來，計算機技術和互聯網技術廣泛地出現在人們的生活中，改變了人們的生產和生活方式，促進了人類社會的發展。計算機技術對實現電力系統自動化起到了重要的作用，做出了巨大的貢獻，可以說沒有計算機技術就無法實現電力系統的自動化。我們應該加強計算機在電力自動化系統中的應用程度，促進電力自動化系統的發展。

1 電力自動化系統的基本情況

電力系統是我國電力事業的重要組成部分，電力系統分布范圍廣、地域遼闊，是一個由變電站、發電廠、輸電網絡以及電力用戶等組成的復雜龐大的電力體系，在社會的生產生活中發揮了巨大的作用。電力系統的自動化就是指通過計算機技術、電子技術等在電力系統的應用，實現電力系統自動運行、檢測、控制和維護的過程，電力系統自動化涉及的領域眾多，包括電力生產過程的自動化、網絡信息傳輸的自動化、元件和設備運行的自動化、生產的自動調度以及電力企業管理的自動調整等內容。實現電力系統的智能化和數字化。電力自動化系統的主要目標就是提高供電的整體質量，保證電力系統的自動安全運行，實現電力生產的經濟效益和社會效益。

在電力自動化系統中，最重要的部分就是計算機技術在電力自動化系統中的運用，目前來看，我國的計算機在電力自動化系統中主要是實現電網的智能化和數字化，即利用計算機的傳感技術、自動傳輸技術、檢測技術以及各種控制技術。計算機技術在電力自動化系統中發揮著不可替代的作用，涉及電力系統的方方面面。電力系統的電網進行智能化管理，不僅大大提高了電網運行的效率，而且電力的總系統可以對下面的各個系統進行全面實時的控制和監督，提高了電力系統的工作效率。此外電力自動化系統還可以對電力系統進行實施的檢測，能夠保證電力系統運行的安全和穩定，即使 出現了故障，計算機技術可以及時的感應并且進行自動修護，實現電力系統的高速運轉。

2 電力自動化系統的現狀

隨著互聯網技術的發展和計算機的普及，社會上的企業生產越來越多的利用計算機技術，計算機技術可以實現智能化、精確化、安全化的生產。電力系統自動化主要體現在電網調度系統、變電站以及配電網絡系統三個主要部分實現了自動化管理。這幾個部分在電力系統中有重要的作用，自動化的實現對于電力系統的發展有重要的積極作用。

2.1 電網調度系統的自動化

電網調度的自動化指的就是電力系統信息的自動化，包括信息的搜集、整理、處理和分析等內容，電網調度自動化是電力自動化系統的重要組成部分，它滿足了使用者對電力信息的需要。它的工作原理是通過設置在各變電站和發電廠的遠程終端來采集電力系統的運行信息，通過電力通信網絡傳輸至電力系統的主站系統，來滿足調度員和其他人員對信息的需要。我國的電力自動化系統分級清楚，主要分為全國、大的地區、省、地區、縣這五級組成，計算機技術在電網調度系統中是必不可少的，不僅要實時的進行數據的搜集和傳輸，還發揮了信息共享的作用。電網自動化調度系統不僅包括完備的計算機系統，還包括工作站、服務器、打印設備、數據終端、大屏幕顯示器等設備。

2.2 變電站自動化

實現變電站自動化的根本目的就是對變電站取代電話操作和人工監視，提升變電站監測的功能和水平，提高變電站的運行效率和安全水平。變電站在電力系統中有重要的作用，變電站和輸配線路是聯系電力系統與客戶之間的橋梁，能夠實現電力的及時傳輸和安全運行。在變電站中實施計算機技術和網絡技術，能夠全面的監控變電站的工作運行情況，利用全微機裝置代替傳統的電力裝置；利用計算機光纖過著光纜代替電力信號的傳統電纜，以此來實現二次設備的集成化和智能化。通過對傳統的變電系統進行改進和發展，計算機技術能夠促進變電站自動化的實施，對變電站進行全面、系統、有效的監管。

2.3 配電網系統的自動化

配電網系統是電力系統的重要組成部分，對于電力的順利傳輸發揮著重要的作用。配電網系統的自動化主要體現在計算機技術在電網改造中的運用。電網技術的不斷發展，使得配電技術也要及時的提高和完善，才能適應電網的發展。配電系統自動化的發展主要體現在系統網絡化有了很大的提高和進步，配電主站、子站以及光纖終端共同構成了配電系統的網絡，實現了配電網絡的自動化。

3 計算機技術在電力系統自動化中的應用

3.1 智能電網的特點

智能電網的含義就是在傳統的物理電網的基礎之上，把現行的計算機技術、通訊技術、傳感測量技術、控制技術等與電力自動化技術進行結合產生的智能電網，也就是說二者在相互的結合過程中，實現了組合方式和使用效果的優化，這種智能電網在無人監管的情況下，可以對電力系統進行自動化的全面管理和控制。圖1是智能電網控制系統：

智能電網技術能夠把發電、調度、輸變電和用戶等電力傳輸環節很好的結合起來，實現計算機的智能傳輸和控制。智能電網的特點是兼容、協調、集成、優質，兼容的特點是智能電網可以適應分布式發電站和微電網的接入，支持太陽能、風能等可再生能源的正確接入，提高并且滿足用戶的多樣化用電需求，提高電力系統的管理水平。協調可以提高電力系統的運行效率和系統的可靠性，對于引進先進的技術能夠優化電力系統的網絡運行和網絡通道傳輸速度；此外使用統一標準的平臺和模型，還可以降低信息傳輸的困難，實現電網信息的集成和共享，實現電網管理的標準化和精細化。

3.2 光電式互感器

電力系統中光電式互感器的主要作用是能夠準確分析輸電線路的電流、電壓情況，計算出電力系統的負荷情況。光電式傳感器可以計算出負荷情況之后，可以自動的將輸電線路上的大電流和高壓輸電位置按照一定比例進行自動調節，使其恢復到合理的范圍以內。這樣即可以保證測量設備的安全運行，也可以對輸電線路進行實時監控，提高測量的精確度，最終達到減少線損、實現輸電的經濟效益的目的。

4 計算機在自動化監控系統中的應用

計算機技術主要是借助單片機系統依據預定操作來實現對測控設備的智能保護，從而完成電力自動化監控功能。單片機上的電復位后，便開始運行主程序，然后依次進入識別命令、解釋命令、獲得完成該命令的子程序。此外，計算機還需要對外設和單片機進行初始化，然后通過開放中斷系統將檢測的結果返回，該過程中如果未出現中斷，則需要繼續等待，直至出現中斷為止。此時可以根據命令來對子程序模塊進行有選擇的調用，例如數據處理、Rs-485通訊、人機對話等模塊，他們可以實現不同的功能。操作完成之后，系統將會自動返回到主程序繼續等待下一條指令，直到掉電或者關機。為了提高設備運行的可靠性，需要在程序中設置白檢功能，這樣自身硬件出現問題將會停止程序運行并報警。

4.1SPI串口初始化

SPI串口一般是與電能計量芯片進行數據同步傳輸的，SPI一般是由兩個移位寄存器和一個時鐘發生器構成。通過對SPI串口進行初始化，一般需要通過PORTB（端口數據寄存器）和DDRB（端口向數據方向寄存器）對MOSI、SCK#ISS、MISO等進行設置。然后對SPI控制寄存器進行設置，將I-SPI串口調至MSTR位，這樣代表為主機模式。然后還需要將CPHA和CPOL位設為o1，其表示放數據在上升沿，而取數據在下降沿，并且還確定了SPI時鐘速率。最后一步還需要將SPI狀態寄存器清空。

4.2外部存儲器接口初始化

為了避免誤操作，與單片機相連的其它芯片均需要對單片機的外部存儲器接口進行訪問，同時還需要對其進行初始化。ADO～AD7（地址總線兼有數據總線）、wR（寫使能信號）、A8～RD（讀鎖存信號）、A15（高位地址總線）、ALE（地址鎖存信號）等接口均與外設相連，例如外設片選信號一般選擇低電平，此時就需要將外設片設置為高電平輸出，從而有效的預防外部存儲器接口開啟過程中出現誤選外設的現象。

5 結語

計算機技術實現了人類生存和生活方式的重大變革，是人類發展歷史上重大的生產技術變革。計算機技術被應用的范圍越來越廣泛，對電力自動化的實現發揮了重要的作用。電力自動化系統的發展有利于我國電力實業的發展，能夠使電力系統進行自動化的運行和監控，減少了人類的勞動，促進了電力生產效率的提高和發展。我們要進一步研究計算機技術在電力自動化系統中的應用，提高自動化的水平，促進我國電力系統的不斷完善和發展。

參考文獻

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