浅析基于DSP技术的电力系统自动化

吴庆彤，高红涛

（河南省南阳市供电公司，河南南阳473000）

电力系统是一个瞬变的系统，要对各节点进行实时监控，保证其运行状态的安全性。在发现不正常的状态时，能够通知工作人员进行及时修复、控制和处理。要做到这一点，需要对数据单元进行采集，将得到的运行参数变为数字量，从而分析并且解决问题。结合数字信号的DSP技术，发挥其运算和处理运行的能力，才能够满足对电力系统的高要求。

1 电力系统自动化

将能源转化为电能，然后通过设备将电能传输到各个所需要的地方，这一过程需要以电力系统为基础，而在转变传输的过程中，需要很多例如数据监测、数据监控等环节。电力系统自动化是对这一过程进行自动化设置、实行自动化的操作，通过信息技术的准确监控和数据的有效分类，实现高效率、高精度的电能转换传输。

电力系统自动化包括对地区调度情况实时监控、变电站自动化以及负荷控制三个方面。地区调度实时监控通过微型计算机进行，变电站自动化就是通过微型机编写程序实现远距离控制；负荷控制就是采用声频或者工频的控制方式。

2 DSP技术

DSP技术的发展分为四个阶段，一是20世纪70年代的理论发展；二是80年代的技术普及；三是90年代的快速发展；四是21世纪的更新创造。在DSP技术开始发展应用之前，人们只能通过微处理器进行数字信号的处理，但是效率非常的低，无法满足实际需求。20世纪70年代，DSP技术理论及算法的提出具有跨时代的意义。不过这时的DSP，应用也仅实现在科研小组中，用途受到限制。随着集成电路技术飞速的发展，其规模也越变越大，世界首枚DSP芯片1978年在AMI公司中诞生。当时DSP芯片制作工艺技术以微米为单位，尽管尺寸较大，功率耗损也比较大，但是这一芯片的运算速度是微处理器的几十倍，广泛应用在语音合成和解码编码器中。

DSP芯片的出现标志着DSP系统的发展，根据CMOS工艺，DSP芯片的升级版也被研发出来，大大提升了储存量以及运算速度，为语音处理和图像处理，提供了保障。第三代DSP芯片在20世纪80年代后期被研发出来，运算速度得到进一步的提升，应用领域也扩大，技术得到了普及。在90年代，DSP技术发展最为迅速，出现了第四代和第五代的产品，具有更高的系统集成功能。目前，DSP技术已经成为非常重要的学科，在信号和信息处理领域发挥着重要的作用，成为无线系统的代表技术，

现代社会对通信数据技术的需求越来越多，这迫使通信技术向多样化、个性化的方向发展。无线数据通信这种较为安全、灵活的交流手段，是市场上迫切需求的，3G、4G通讯被不断的推出，其发展都离不开DSP技术。作为一种微处理器，DSP在通信领域起着举足轻重的作用。现在，人们对DSP的运算速度有很高的要求，可以实现复杂的计算与解压缩、编译码，能够在不同环境下高效地工作。

3 电力系统自动化中的DSP技术

在电力系统自动化中，只要涉及到数字信号处理，就要应用到DSP技术。电力系统的迅猛发展使电网容量不断地扩大，结构也越来越复杂，电力系统中对工作内容的实时监控和调度是非常重要的，在传送过程中都要将电力系统中的交流信号转换成为微机可以处理的数字信号。实际上，DSP技术被深入应用在电极控制方面，能够快速地发挥其优势。在一些控制中，有复杂的算法及坐标变换，这种大量数学运算需要处理器具有高速及高处理能力。随着继电保护日趋成熟，电力系统中DSP技术的优点明显的显露出来，DSP技术代替了多CPU，将原来无法解决的问题一一突破。

（1）DSP技术的采集和测量

电力系统与计算机结合之后，引入了EMS／DMS／SCADA的概念，在电力系统中采集测量数据是SCADA的一部分。DSP技术系统能够对频谱进行实时的分析，快速地测量速度与精度，这种特点使测量数据的采集和计算更加快捷。DSP技术已经成为电气量测量的基础，使相应的系统能够逐步形成。

（2）DSP技术的质量监控

人们对电网中电能的质量要求越来越高，用户侧电能质量的监视得到重视。电能有其自身评价的质量标准，电压和频率的测量都是根据其偏移是否在有效值范围内来评价。对于波形的测量是根据畸变率是否大于给定值来评价。一旦不满足这三个质量标准，监控系统会根据不同情况发出警告，控制机器的运行。

除此之外，在电力系统发生故障或者有大负荷投入时，会形成一段时间的电压凹陷，这时需要根据电压的降低情况来进行实时的补偿修复，DSP技术在其中也发挥着不可替代的重要作用。

（3）DSP技术与电子技术结合

电子技术在电力系统中的应用越来越广，随着电子元件的发展及应用，无功补偿装置不断更新。但是任何无功补偿方式都对算法的高效准确有很高的要求，这时DSP技术就得到了深度的应用，现在很多静止无功补偿装置运用DSP技术作为其控制核心。

在进行装置的无功控制时，受到电网中存在的谐波影响，此时可以设置滤波装置补偿谐波，或者通过改进电子装置避免产生谐波。后者需要掌握变流器的多重化技术，将方波多个叠加消除谐波，得到正弦波，DSP技术的不断提高已经可以控制这种方法，将其与电子技术联合起来，充分发挥其特点，很好地抑制谐波。

（4）继电保护中的DSP技术

与传统的继电保护相比，微机继电保护更加完善，提高了电力系统的可靠性和安全性。在DSP数据采集和运算能力的支持下，微机继电保护的表现十分完善。

4 电力系统自动化的发展

我国人口众多，电力需求量十分巨大，电力系统的应用及更新十分重要。更好地发展电力系统自动化，除了要有强大的硬件设施之外还要对电力系统中的技术进行发展，使应用效率提高。在发展的同时，需要从几方面来完善：第一，要重视对电力系统的开发，技术转变同时对高端参数进行调整；第二，要解决无人现场操作的问题，保证电力系统可以远程操控，避免电力事故的发生，提高工作效率；第三，电力设备的运用要加强，使设备具有智能化的特点，获取实时信息，方便电力系统的管理；第四，加强企业工作者的培养，储备技术全面的高水平人才，对电力系统自动化方面的技术进行不断地探讨、研发，推动电力产业的发展。

5 结束语

总的来说，电力系统自动化的发展已经逐步走向规模化，技术也更加的智能化、区域化、优质化。电力系统的数据测量、继电保护加速了电力系统自动化的发展。DSP的发展引导着电力系统的发展方向，提升了其自动化的水平。

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