摘要：电力在工业发展中起着重要的作用。在用电企业的运行中，变电站作为连接配电网和用户的重要节点，其职责主要是改变电压等级，保证为用电设备提供可接受的电压等级。与传统的变电站保护装置相比，微机保护以其处理速度快、处理能力强等优点成为变电站自动化系统的发展方向。
关键词：110KV；变电站；自动化系统
1变电站综合自动化的意义
变电站综合自动化的基本含义是利用现代电子信息技术、通信技术和数字信息处理技术，优化变电站二次设备的功能，包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波等的再组合，自动装置和远动装置，并实现变电站所有设备的时间监控控制、保护调度和通信传输的自动管理。在变电站综合自动化应用中，模块化设计是变电站综合自动化系统的主要思想。与传统变电站系统相比，模块化设计的主要优点是可以使各保护测控单元既相对独立地运行，又可以通过计算机远程通信实现信息交互，使得各模块协同工作信息共享合理，增加了系统的可操作性许多新的功能和设备，通过增加新的设备来减少传统变电站中不必要的设施，最大限度地利用资源，节约成本，减少浪费，通过信息系统来实现变电站的自动监测和保护，节省人力，提高变电站运行的整体安全性变电站综合自动化的主体结构大致可分为三种：分布式系统结构、集中式系统结构和分层分布式系统结构。这三种系统结构能有效地使变电站综合自动化取得良好的运行效果。因此，变电站综合自动化和传统变电站系统的应用具有绝对的优势，可以使工作人员更快速、准确地了解变电站的运行信息和各种运行参数，在故障情况下得到更快的响应和解决方案，监控系统也可以提高变电站运行人员的管理水平。
2硬件设计
2.1 主控芯片选型
本系统单片机选用MSP430F5438，它是TI公司新推出的一款具有256KB存储容量的嵌入式微控制器。它最大的特点是具有极低的功耗，只需2.2～3.6 V的直流供电电。在低功耗基础上集成更加丰富的外设：它有3个16位定时器、1个高速12位模/数转换器、UART、SPI和12C串行通信、WDT看门狗定时器、Pl-P10端口等，该芯片可以应用于模拟和数字传感器系统。本系统中，利用MSP430F5438可以实现采煤机电气控制器的主要功能，并且降低系统功耗。
2.2 模拟信号采集与处理
2.2.1 模拟信号采集方法
模拟信号是是在时域上变现连续的信息量，在电气信息中，采集电压和电流都属于模拟信号。对于模拟信号的采集主要包括通道选择、信号放大、信号滤波、U/I转换、V/F转换、A/D转换等部分。
本文在110 kV变电站采集电压、电流信号时，由于变电站环境噪声较大，变压器运行中会产生较大的电磁干扰，因此，在模拟信号采集电路中，尤其需要考虑信号滤波电路的设计，既要用到成熟的模拟滤波技术，也要在软件设计中使用算术平均、中值滤波等算法提高系统的可靠性。
2.2.2 电流信号形成回路
微机控制系统的电流、电压信息的采集均来自电压互感器（TV）和电流互感器（TA）的二次侧。
2.2.3 信号处理方法
在模拟信号采集中，根据信息的采集方式，可以分为直流采样和交流采样。两者相比较：直流采样电路结构简单，抗干扰能力强，但是具有较差的实时性，不能满足变电站信息采集的要求；交流采样实时性好，信号失真率低，但是，由于算法复杂，加大微机部分的信号处理难度。因此，有必要使用相关算法，简化程序运算方法，提高微机处理芯片的运算效率。
快速傅里叶变换表示能将某一个满足某个条件的函数表示成三角函数或者正（余）弦函数积分的线型组合，根据变换初始值的不同，可以分为连续傅里叶变换和离散傅里叶变换。
连续傅里叶变换将时域的函数变换成频域的积分形式，可以方便地在频域内对信号进行分析。函数变化形式表示如下。
式中：f（t）为时域信号函数；Fn为离散型的点；T时间周期。
离散型傅里叶变换针对的定义域为Z的数列集合，集合中的离散点需要满足有限性和周期性条件。函数变化形式表示如下。
式中：X[k]为变化后的函数；xn为数列中的点；N数列中元素的个数。
本系统中，考虑采样值的离散性，选择离散性离散型傅里叶变换对采样值进行处理。在保证采样值精确度的同时，减少系统运算量，提高运算速度。
3 软件设计
3.1 下位机界面设计
触摸屏设计中，除了硬件设计，还需要对下位机的界面进行设计，根据信息采集的需要，设计相关电气参数的显示及菜单功能。在本文的变电站自动化系统中，以XPT2046为核心设计触摸屏电路，可以实现人与系统的双向通讯，在下位机的界面中，既应该显示现场监测数据，还能够显示上位机的操作指令及指令的执行情况。
3.2 Labview上位机界面设计
在本系统的上位机软件设计中，利用Labview软件进行设计，可以实现对电压、电流、继电器工作状态的实时监测，在历史数据的存储中，设计存储容量为1年，并可以根据需要调用某一时刻的变电站数据。根据系统电压的变化情况绘制电压实时曲线，使上位机的远程监控系统更加可视化。
3.3 程序设计
根据110 kV变电站自动化系统的运行目标，设计系统主程序如图6所示，程序上电后，首先进行自动化监控系统的自检，如果出现故障，则上传数据，发出警报，提示维护人员对监控系统进行维修，监控系统没有故障的前提下，可以采集变电站线路中的电压、电流信息和继电保护设备运行信息，通过监测量判断变电站是否出现故障，并根据判断结果决定是否报警。
4电站综合自动化的日常运行维护工作
首先，巡检设备是保证变电站综合自动化系统正常运行的首要和最重要的项目，主要包括运行显示灯和系统时钟的检查；各系统模块工作电压的检查；定值区单相一致性检查及定值通知单；摆动动作模拟量及正常量检查及派工检查；部分工人检查温度防止过热；实时检查误差。其次，有必要对后台监控系统进行检查。主要是检查后台监控所用主机的硬件和外部连接线是否安装正确，以保证主机硬件系统的可靠性。对变电站综合自动化系统的数据传输通道进行实时监控，保证数据的良好流通和传输。然后，将上位机采集的数据与系统实际运行中反映的情况进行对比，看是否与运行情况相符。另外，对软件系统进行检查，防止病毒入侵，通过实验对系统进行远程实时操作，控制命令监控通信是否良好，保证系统软件的可靠性。还要重点检查UPS设备，确保UPS设备正常工作，确保整个设备输出的直流、交流输入电压能正常输出。最后，要规范缺陷管理，确定管理缺陷清单制度，当工作人员在变电站综合自动化系统中发现问题或缺陷时，立即填写缺陷清单，实现对问题的快速发现和处理，这样也可以有详细的记录问题的发现和解决过程，为以后的操作维护工作提供参考和经验。
结论
综上所述，随着信息技术的飞速发展，变电站自动化的进程势不可挡。但在这一过程中存在着许多安全隐患，威胁着员工的生命财产安全。为了避免不必要的损失，将安全风险控制在较低的范围内，电力企业需要重视安全管理。采取有效措施提高安全管理质量，对提高供电可靠性和稳定性具有重要意义。具体措施是建立健全安全管理体系，提高员工业务能力，加强对关键环节的监控，为用户提供优质服务，为电力企业发展提供良好环境。
参考文献：
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[3]王晶，涂恒方.对电力自动化中变电站综合自动化系统安全运行的探讨[J].科技展望，2018，06：76.
论文作者:郝文礼,杨明远
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
标签：变电站论文; 信号论文; 系统论文; 电压论文; 自动化系统论文; 函数论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第26期论文;