试析数字化测控装置关键技术的实现

摘 要：随着社会的发展和进步，各项科学技术水平有明显的提高，对于我国现阶段发展来说，电力的使用是国家各方面发展的基础，电力企业通过在城市中的变电站控制整个电力系统的正常运行。其中数字化测控装置技术是掌握变电站主要运行的控制技术之一，为了保证变电站的正常使用，电力企业对数字化测控装置关键技术非常重视。变电站的数字化测控装置是在IEC61850协议的基础上进行一系列软硬件设计，基本的硬件装置由具有可插拔功能的模件构成，并且通过总的控制系统来完成模件之间的信息沟通。下面针对数字化测控装置关键技术的具体实际操作进行分析讨论。

关键词：测控；同期；合并单元；IEC61850；重采样

随着科学技术的发展和进步，数字化测控装置技术越来越完善，在我国部分变电站当中开始投入使用。数字化测控装置的采集信息以MPC8247（微处理器）为平台，主要负责接收以太网网络上的信息数据；而数字化测控装置的主要控制模件则以TMS320F2812型DSP为硬件平台，利用其对于数据进行数据的整理和计算工作。通过对于合闸等关键技术的研究，并依据拉格朗日插值公式衍生出的数字采集计算方法，进而对数字化测控装置关键技术的信息数据进行采集和计算处理工作，为了能够使数字化测控技术在今后的变电站的应用顺畅，下面对数字化测控装置技术进行分析研究。

1 变电站计算机监控系统

变电站计算机监控系统主要针对变电站内的一、二次设备的具体运行情况进行监控，一次设备是指变电站中的发电机、变压器、电动机、开关（断路器）、隔离开关等，而二次设备主要针对一次设备及其电路进行测量工作，主要其操作和保护而装设的辅助设备，例如各种测量仪表、控制开关、继电器等叫做二次设备，而连接二次设备的电路，就叫做二次回路。针对一、二次设备的相关系统对于内部的数字化信息，进行统一的收集并建立模型，通过计算机软件进行处理，在由数字信息网络平台分享，从而达到能够完成系统内部统一操作的目的，由此使内部网络信息安全、准确、可信，有利于今后变电站的实际运行和操作。并且现代化的变电站控制系统，应满足IEC61850标准在由电子信息网络对于一、二设备的自动化运行和使用进行统一的规划和管理工作，数字化测控系统主要连接变电站系统当中负责监控主站、工程师站等，以及控制电力系统当中一次设备的操作，在实际的应用过程中主要负责满足一下几项功能：

（1）通过以太网上的信息资源进行采集处理工作，接下来经由网络传输至远动工作站。

（2）经由远动工作站通过GOOSE网络系统将具体的遥控操作指令发送至具体的操作单元进而实现智能化操作。

（3）数字化测控装置应用到变电站监控系统当中的主要作用，是针对接受装置的遥信操作以及本装置的遥信操作，经由信息网络传送给具体工作站以及远动装置，从而完成具体的实际操作。

2 测控单元的硬件组成

数字化测控单元由电源模件、CPU模件、传统IO模件、数字化IO模件和机箱组成。其结构。传统IO模件可以是遥信采集模件、模拟量采集模件、直流量采集模件。数字化IO模件集数字化交流量测量、直流量测量和遥控开出功能于一身。它采用MPC8247作为以太网通信处理器，以TMS320F2812型DSP作为模拟量计算和控制功能处理器，MPC8247与TMS320F2812采用双口RAM通信方式，与其他模件间采用统一的内部CAN网通信规约，使得数字化IO模件能够与其他模件混合使用。各种IO模件的个数可以通过组态软件灵活配置，满足了用户的不同需求。

3 交流量采集方案设计

数字化IO模件的模拟量采集与传统的模拟量采集模件相比，不同的是数据来源，传统的模拟量采集模件将交流量信号经过降压、滤波后进入AD转换芯片，由DSP控制AD转换芯片对模拟量进行采样。EVT和ECT以恒定的采样速率进行等间隔采样并将采集的数据通过高速串口传送给合并单元（MU），合并单元再将一组时标一致的电压和电流数据通过以太网传给测控单元中数字化IO模件的通信处理器MPC8247，MPC8247立即将数据存放在内部通信区中供DSP采集。需要重采样数据满足4点要求。

第一要实时，这就要求DSP需要不停地监视通信区是否有新数据进入，只要有符合插值条件的数据，立即进行插值操作。

第二要连续，重采样和计算要"同时"进行。由于采用FFT算法，当重采样数据满足FFT计算数量时，一边要计算模拟量，同时重采样操作不能停止。

第三要准确，首先，既然存在插值点的计算，就会存在计算误差，特别是使用定点的DSP型号时，要考虑如何提高计算精度。其次，还需考虑某一组数据为无效数据时该如何插值。当线路电压或母线电压出现太多无效数据，无法完成插值时，要置无效标志，闭锁同期操作。

第四要进行频率跟踪，动态地调整重采样的采样周期T′s。频率计算要和重采样程序放在同一个中断服务程序中，这样能保证在一个周期中所采集的数据是等间隔的。

4 同期功能的实现

随着数字化变电站电压等级的不断上升，在变电站设计中数字化测控装置的同期功能必不可少。同期功能涉及到图中的每一个设备：同期合闸命令由工程师工作站发出，测控单元接收到同期合闸命令后应答工作站表明已收到同期命令，同时采集MU发送过来的数据实时计算出母线与线路两侧的电压、频率、相角等相关数据，判断合闸条件是否满足，若条件满足，则立即发送GOOSE报文给智能操作箱，由操作箱最终完成合闸任务，并将合闸结果通过GOOSE报文发给其他设备，告知同期合闸操作结果。

针对数字化测控装置中，主要是站控层在通信过程中的实际操作掌控的是CPU模件，并且间隔层设备通信当中有数字化IO模件以及两个以太网接口，一个主要针对MY通信和接受相关信息数据的采样值，另一个负责接收和发送goose网络，主要针对间隔遥信相关的信息采集和控制输出工作。在CPU模件和IO模件之间利用CAN总线进行通信连接，而合闸所需要的同期定值是由组态软件将相关的定值信息传到CPU模件当中，再经由CAN总线传给IO，模件中的DSP（数字信号处理），在由DSP对同期合闸的条件进行判断。

目前数字化测控装置的同期合闸条件相似于传统同期合闸，而传统同期合闸的设计软件可以应用到现阶段的数字测控装置同期合闸当中，数字化测控装置主要针对同期合闸的运行的交流量连续可靠的进行采集工作，并严格遵守IEC61850标准进行软件的设计工作保证同期合闸的顺利运行。

结束语

现阶段随着网络的普及和应用，在IEC61850标准上进行相应的数字化测控装置技术设计，利用数字化测控装置关键技术对于今后发电站的运行和发展非常重要，为了保证数字化测绘装置关键技术能够更多的应用到变电站的实际操作当中，需要相关技术人员的努力和创新，才能够促进数字化测控装置技术不断的完善，从而使社会在数字化信息时代下顺利的发展和进步。

参考文献

[1]周斌，张何.基于电子式互感器的变电站智能设备采样值接口技术[J].江苏电机工程，2007.

[2]韩明峰，张捷，郑永志.IEC61850GOOSE实时通信的实现方法[J].电力自动化设备，2009.