电力自动化系统智能保护测控设备的设计与开发车立丽

电力自动化系统智能保护测控设备的设计与开发车立丽

车立丽

（北京亦利和电力工程股份有限公司北京101102）

摘要：电力系统运行状态信息实时精确监测与智能自动化决策控制是面向未来电力系统智能化推进的首要工作。经济在快速发展，相对应的是用电量的快速增加，电力系统结构变得更加复杂。用电高峰期的电量高震荡性给电网带来了巨大压力。电力系统中运行参数变得庞大，并且参数之间相互关联，耦合性极强。传统的人工值守式的电力设备的监控方式变得不可行，一方面复杂性极高的电力设备需要大量的专业技术人员密集时间段监控，另一方面耗费了大量的人力，且电力系统的监控存在安全风险高问题。因此，开发一套智能化水平较高的电力系统状态检测系统是一件很有必要的工作，这不仅能够实现电力系统的精准感知，智能决策而且能够实现系统的控制执行。

关键字：电子自动化系统；智能保护；测控设备

1引言

信息化产业日益渗透到各种行业当中，这其中孕育了新一代的数字化产业。信息化技术除了在计算机领域应用较为广泛，并且取得了不错的成就外，近年来，也开始在电力行业展现出较大的应用潜力。电力系统的智能化不仅包括生产过程中的自动化，而且还包括安全运维过程中的智能化监测与精确的控制执行。它的主要目的是解决传统电力系统监测运维中的人工值守自动化程度低，效率低，特别是极端环境下的电网维护安全风险高的问题。目前，得益于计算机以及传感器集成技术的发展，网络传输技术的突破，智能分析技术的繁荣电力系统智能监控与快速执行变得更加可行。电力自动化系统智能保护设备的开发的主要任务是建立一套集采集、传输、智能分析与精准控制与一体的远程监控、异常报警与智能故障处理系统。它的的开发意义旨在提高电力系统的自动化水平，最大限度的提高企业的经济效益。

2智能保护设备的方案设计

为了满足智能保护设备的功能需求，设计的智能保护测控设备主要包含的模块有：数据采集模块、数据传输模块，主控制器模块、控制执行模块。

数据采集模块：读取电子电压互感器电压参数、读取电子电流互感器电流参数、外加PCB温度传感器并读取温度参数。电流电压是参数是模拟量需要做相应的AD转换。

数据传输通信模块：RS485建立电力系统设备与控制系统通信接口。

主控制器模块：控制模块是数据处理与分析的核心，包括ADC（模拟数字转换器），CPU（中央处理器）、GPU（图形处理单元）。

控制执行模块：将主控制器模块发出的命令传送给执行模块，开关切断器，继电器。

2.1硬件部分设计

为了实现总体方案中的功能需要对智能保护测控设备进行硬件的合理选择与设计，这些选型主要是围绕主控系统展开的。硬件选型的原则是满足所设计设备的功能要求与技术指标，为此所选择的硬件部分主要包括：ARM芯片：STM32基于ARM芯片开发，并且具有高性能，低功耗，低成本的特点。

它的优点还包括:

1）丰富的外设接口，STM32具有众多的TIMER,CAN,FSMC,USB,SPI,ADC,DAC的外设接口，并且在集成度上面的性能优良；

2）实时性较好，它具有的中断数目为84个，编程优先级的个数为16个，并且它的所有引脚部分都可以作为中断来进行输入；

3）功耗控制优良，STM32的外设数目非常多，并且每个外设都有其独立的时钟开关，通过控制每个时钟开关的通断可以控制功耗的大小。

2.2算法部分设计

算法部分是对传输到主控制器数据进行分析处理，并将处理结果输出到控制模块。设备内部的电流电压参数为模拟量参数，为了算法中的数字化分析处理需要对模拟量信号进行采样并做滤波处理去除干扰噪声，以便后续的分析决策。

数据采样：定义电力设备中的电压信号为，为了将其转换为数字信号需要对其进行理算化处理，定义离散化处理后的信号为。为了离散信号能够不失真的还原原信号需要对离散信号按照采样定理进行采样。根据采样定理可以得出满足信号不失真的最小的采样频率为：

其中，为采样频率，为分析信号的最高频率。

滤波处理：所采集到的信号往往存在着很大的干扰噪声，为了提高信号的信噪比，采用小波降噪方法对信号进行降噪处理。小波分解可以通过伸缩平移等操作对信号进行不同尺度的细化。对电压信号进行两层小波分解，分别为、,,、、。采用不同的阈值系数对信号的高频部分进行抑制，保留信号的趋势部分，实现电流信号的重构与降噪，对降噪后的信号智能分析与决策。

3总结

随着信息技术的不断革新，电力自动化技术将会得到突破性的技术发展，电力系统测控设备的智能化水平将得到实质性的提高，本文系统分析了当前电力系统中存在的问题，并详细分析了电力测控系统智能化的必然性，系统介绍了测控系统的整体方案设计与硬件部分的开发，更好的推动电力系统的智能化数字化发展。

参考文献

[1]甄荣国.浅谈电力自动化系统智能保护测控设备的设计与开发[J].中国科技投资,2017(31).

[2]赵鑫.浅谈电力自动化系统智能保护测控设备的研发[J].军民两用技术与产品,2016(2).

[3]张柏雄.浅谈电力自动化系统模式与智能保护测控设备功能分析[J].装备制造,2009(11):114-114.

[4]江凤丽,孙芳芳.电力自动化系统智能保护测控设备的研发探讨[J].科协论坛（下半月）,2013(11).

作者简介：姓名：车立丽（1982.06.06），性别:女，籍贯:北京，学历：本科，毕业于华北电力大学，现有职称：助理工程师，研究方向：电力系统及自动化