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摘要：变电站关系到电力系统整体的运行状态。对变电站进行实时的监控是控制电网的一个基础方法。随着计算机网络技术的不断发展，变电站的自动化程度也随之增加。最近几年DSP技术被广泛的应用到军事、航天、自动化控制等领域。变电站自动化系统应用了DSP技术的芯片功能、传输功能等，这些功能也进一步改善了监控系统的性能，提高了变电站监控系统的实用性。
关键词：变电站；自动化监控系统；DSP
引言
变电站是电力系统的重要组成部分，其可靠运行是电力系统正常工作的保障。因此，对变电站进行有效地监测和控制是电网控制系统的基础。随着计算机、网络通信等技术的快速发展，变电站的自动化程度也日益提高。因此，利用先进的控制技术对变电站底层测控单元进行设计是变电站实现综合自动化系统的主要方法。近几年来，数字信号处理器(DSP)技术发展迅速。DSP以运行速度快、功耗低和集成度高在军事、航天、自动控制等领域得到了长足发展。与单片机相比，DSP采用改进的哈佛结构、高速的硬件乘法器及多级流水线使DSP具有了很强的处理能力。
1变电站自动化监控系统
变电站自动化监控系统是一套综合性系统，最早出现在上世纪九十年代。它是变电站自动化综合系统的一部分，该项系统主要由远动设备、采集设备还有监控中心等组成，是一种以计算机技术为基础，以微机技术为应用，综合了信息传输、设备控制、数据处理、远动等功能的新型多机共享系统。变电站自动化监控系统通信故障发生的原因主要是由于其信息传输子系统出现了故障，该项子系统主要负责的是监控系统与下属子系统之间的信息传递。
变电站是电力线路的连接点，主要功能是对电压和功率进行变换，对电能进行分配。常规变电站由一次设备和二次设备组成。一次设备是指变压器中的主变压器及其附属设备，GIS设备、开关柜设备、动态无功补偿装置、隔离开关、避雷器、零序电流互感器等；二次设备主要的作用是对一次设备起保护作用。二次设备主要有三部分，分别为综合自动化设备、电源系统和通信设备。综合自动化设备包括线路保护测控柜，主变压器保护测控柜，电能计量屏，频率电压紧急控制装置，电能质量监测柜，安防设备等。电源系统主要指直流电源成套装置和交流不间断电源(UPS)。通信设备主要是指通信网关等设备。依据不同的设备，本系统主要由三个部分组成，第一部分是数据采集及自动控制层，这一部分处于变电站的间隔层，主要是利用测控设备对一次设备的模拟量和开关量进行采集和上传，并接受来自上层的控制命令，利用继电保护系统实现对一次设备的分布式保护。第二部分是通信层，利用二次设备中的通信设备对各个单元的测控数据进行上传，并将控制命令通过该层下达，形成自下而上的数据流和自上而下的控制流。第三部分是变电站的监控与管理系统，收集全站的信息并实时存入数据库，并通过友好的人机界面和强大的数据处理能力实现变电站内就地监视和控制功能，是系统与运行人员之间的接口。
第一部分采集系统的下位机硬件电路的设计是整个系统的基础，本系统采取TMS320LF2407作为核心控制器，可以充分利用DSP高性能和内部资源丰富的优点。在变电站中，整个底层采集系统的核心是TMS320LF2407，变电站中的电流及电压等信号依靠电流互感器和电压互感器采集后，通过信号调整电路输入至SA9904B，再由SA9904B输送至TMS320LF2407芯片。在本设计中，电压互感器选用PT03C-2/2，电流互感器选用CT03-5/2.5，这两个互感器采集信号的域值范围大于SA9904B的接收范围，所以在电流和电压互感器前增加信号调理电路，一方面把采集信号转化为SA9904B芯片可以接收的范围；另一方面信号调理电路还应该实现对两种互感器所采集信号的滤波。这些相电压、相电流等信号，经调理后传送至SA9904B，经过SA9904B芯片内部的转换模块对电流和电压进行模/数变换和数字运算，得到有功电能、无功电能和频率等值，再通过SPI接口将这些电气量值传送至芯片TMS320LF2407，从而得到最终的测量值。
2变电站自动化监控系统中DSP的应用
2.1完成信息传递
在变电站监控系统中，数据的管理是一个重要的环节。变电站内部设备很多，这些设备之间都又互相关联，必须要通过某种传输方式对数据进行采集，也需要通过相应的通信方式将数据传达到底层监控中心。在这个传输过程中，必须要求数据传输的准确性。DSP系统可以对底层数据简单处理后，再把它们通过公共通信网络中心上传到远程控制中心，远程控制中心再将这些数据传递给底层控制中心，实现信息的全面传递。
2.2完成远程通信
在变电站监控系统中数据的传输是一个重要的环节。数据传输指的是完成变电站底层采集系统与控制中心的通信任务。一些底层的数据经过DSP系统的简单处理以后，再经过公共的网络传递系统，比如说4G网络或者因特网进行进一步的传输。这些被传递的信息包括了收集到的测量信息、开关的开合状态信息、继电保护的动作信息等。同时，远程控制中心所下发下来的各种命令和要求也必须要通过相应的网络系统传递到底层监控中心进行应用。在这个传输过程中最重要的是网关设计，因此必须要谨慎选择网关设计方案，底层的控制中心和网关之间要采用串口连接的方式。
变电站自动化监控系统的底层通信通常采用CAN的路线分布模式，它是一种高端的控制网络系统，特点是开发成本比较低、性能优越。它采用了一种独特的短帧结构，这种结构能够在一定程度上提高通信效率。这种路线分布模式已经在我国很多地方得到了广泛的应用。整个通信系统分为了两个路线，第一条路线是底层通信系统线路，它是以CAN为基本的内容要点。在底层通信系统线路应用的过程中为了提高抗干扰性能，还在通信系统的两端并联电阻。第二个路线是通过端口将在各个地方综合采集到的信息上传到远程控制中心，远程控制中心再下达控制命令到底层中心的路线。为了实现以上的功能，DSP系统必须要应用串行口和网关进行相连，从而将数据传递给网关。网关的作用是对底层通信的信息和上层通信的信息进行转换，实现信息的互相传递和共享。
结语
DSP在变电站自动化监控系统中可以实现信息的传递和远程通信的功能，随着工业现代化的发展，我国现在对于电力供应的质量要求也越来越高，如果能够将DSP技术应用到变电器自动化监控系统中，就可以实现在电力的实时监控系统中将计算机技术与通信技术进行有效结合，大大的提高电力监控系统的效率，但是目前我国变电站监控系统仍旧存在很多问题，这就需要研究人员不断的创新和探索，促进我国电力系统的不断发展和完善。
参考文献
[1]刘航.嵌入式系统中DSP的应用[J].通讯世界,2017(05):293-293.
[2]王晓燕,王建平.基于CAN总线和DSP的变电站监控系统分析探讨[J].电力系统自动化分析[J].2003(123):126-131.
[3]徐艳松,朱联联,王玉博等.变电站综合自动化监控系统网络设计及应用[J].电器工业,2014(10):67-74.
[4]戎宏娜,尹育新.基于DSP的变电站自动化监控系统的研究[J].电源技术,2016,40(04):910-911.
[5]杜川,高峥.基于DSP的变电站自动化系统测量模块研究[J].新乡学院学报,2014,31(06):41-43.