基于DSP技術的變電站綜合自動化系統簡介

2 設計思想
基于DSP技術的變電站綜合自動化系統，是以DSP為核心，組成各種保護測控單元(間隔層設備)，以嵌入式計算機為核心組成通信管理機，通過現場總線(CAN bus)構成通信網絡。變電站運行的各種工況信息，首先由對應的保護測控裝置采集到，通過通信網絡傳輸到通信管理機，再把這些信息傳輸到變電站當地監控系統和遠方調度控制中心，實現變電站的自動保護和遠方監控。圖1為系統結構圖。

2．1 系統的組成
主要保護和測控單元有：①線路保護和測控單元；②變壓器差動保護單元；③變壓器后備保護和測控單元；④電容器保護和測控單元；⑤備用電源自投和測控單元；⑥電動機保護和測控單元；⑦PT保護和測控單元；⑧中央信號單元；各個保護和測控單元分散安裝在主控室或一次設備附近，便于安裝、維護、管理。各種保護測控單元采用嵌入式數字信號處理器(DSP)完成間隔層設備的保護、測控、通訊等功能，充分重視并滿足變電站不同專業的要求，真正實現變電站的協調化、數字化及智能化。
通信管理機與各保護單元間以現場總線、RS232、以太網等通訊方式中的一種，實現實時數據傳輸和信息交換，并與當地監控系統、遠方調度系統實現雙向通信。
2．2 保護單元
每種保護和測控單元的硬件結構相似，分模擬量輸入，核心處理器，開關量輸入、輸出，人機接口，通訊和電源模塊6大部分，其框圖如圖2所示。

保護和測控單元采用嵌入式數字信號處理器與多片串行A／D轉換器且同步采樣技術為主構成簡潔高效的數據采集和處理系統，具有高可靠性和高性能的特點。
保護和測控單元每周32點采樣州并具有安全的頻率跟蹤技術，確保測控功能的技術要求，在一個采樣間隔內可以輕松完成保護的數據計算和邏輯判別功能，提高了保護處理的實時性，也便于復雜保護算法的實現。
靈活的現場網絡技術，可選擇現場總線、RS232、以太網通訊方式。
保護和測控單元均能通過IEC60255-22-4標準規定的IV級(4 KV±10％)快速瞬變干擾試驗、IEC60255-22―2標準規定的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。
保護和測控單元采用SMT工藝及無可調節元件的設計，主要元器件采用丁業級標準，提高了裝置運行的穩定性和環境的適應能力，可以安裝在開關現場。
產品工作的透明化，通過記錄的事件、事故、告警、故障錄波，可清楚產品的工作過程和動作原因，非常便于事故的分析。
保護和測控單元具有全漢化液晶界面，配套的保護分析軟件以及數字變電站管理系統(通信管理機)的320x240漢化液品界面，查看保護和測控裝置的故障數據和運行數據。通用的軟硬件平臺和上下代產品代碼兼容，可以為用戶提供更好的服務，也使公司推出的新產品具有良好的穩定性和持續提高質量的特點。
采用串行EEPROM存放保護定值、系數、配置，并實時自檢，確保定值、系數、配置的使用正確和即使在定值、系數、配置遭到破壞時仍不會誤動。

3 主要特點
保護和測控單元可獨立完成變電站的保護、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，可完全取代傳統的變電站二次系統。
保護和測控單元可分散安裝于一次設備附近，完成該一次設備對應的所有二次功能，也可集中組屏安裝于控制室內。
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使得電壓、電流測量精度達0．2級，有功、無功測量精度達0．5級，真正滿足了110 kV變電站對測量精度的要求。采用現場總線或以太網通訊方式，具有高可靠性、實時性及開放性的特點。介質可根據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．保證處理系統在運行異常時能夠及時復位。
統一的外形尺寸和軟、硬件平臺，易于產品的使用和維護。具有網絡打印功能，可自動或手動打印事故報告、事故錄波、定值內容等信息，便于存檔和分析。
每個保護和測控單元具有16個開入和11個開出，每個保護動作開出可經軟件編程和硬件矩陣選擇相應的繼電器出口，方便用戶的特殊要求。
除變壓器保護單元采用硬壓板投退保護功能外，其余保護測控單元采用軟壓板投退保護功能，方便遠方和就地操作。可實現遠方修改定值、切換定值、遠方投退軟壓板、遠方信號復歸、遙控操作、遠方讀取錄波、遙測、遙信、遙脈功能。

4 結語
隨著計算機技術和集成電路技術的不斷發展，變電站綜合自動化系統的技術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定運行水平，降低運行維護成本、提高經濟效益。電力供應企業必將不斷為廣大用戶提供更可靠、更穩定的電能供應，為國民經濟的持續健康發展做出應有的貢獻。