信号自动化论文范文

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近几年来，随着计算机通讯技术以及电子计算机技术的发展，电力系统也得到了迅速的发展，在电力系统的发展中，变电站自动化也成为专家学者研究的主要课题之一，变电站自动化就是调度管理和电网建设的自动化，变电站自动化能够有效的减少电力企业人力、物力和财力的投入，在变电站自动化中，继电保护是其中的关键技术，下面就根据变电站的实际情况探讨综合自动化变电站继电保护系统的可靠性。

1.变电站继电保护的实际要求

继电保护作为电力系统的重要装备之一，当变电站电力设备发生故障或者出现影响电力系统正常运营的因素时，继电保护装置就可以在第一时间消除这些不安全因素和故障。从这一层面可以看出，继电保护在电力系统中有着十分重要的作用，一般情况下，对于继电保护的设置需要满足以下几个要求：

1.1必须具有独立性

要保证继电保护装置的独立性，需要将电压量和电流接入装置内部，将回路开关设置成整体的系统，并将其引致保护装置内部，但是严禁与其他设备通用，这样设置就能够保证继电保护数据的独立性。

1.2需要保持联系性

如果完全将继电保护装置独立于电力系统之外，就难以起到既定的作用，为了保证继电保护装置兼具独立性和联系性的特征，在继电保护装置与相关信息系统联系时，需要使用继电器空节点、计算机通讯接口、光电耦合器接口来进行连接，此外，为了保证继电保护装置的保护作用，需要选择屏蔽电缆或者光纤电缆来进行连接，这两种导线能够能够防止干扰信号对保护装置的影响，可以很好的提升继电保护的抗干扰性和运行可靠性。

1.3设置好跳合闸回路

对于继电保护装置必须要设置好单独的跳合闸回路，这样，在电力系统的运行出现故障时，继电保护装置就能够及时将故障排除，减少电力企业的损失，同时，继电保护装置也能够将告警信号和动作信号显示出来，工作人员就能够发现故障发生的部位和实际情况并有针对性的采取措施，将损失控制到最小化。

2.继电保护装置的安装方式

就现阶段下我国的情况来看，继电保护装置的安装方式有两种：

2.1集中式安装方式

集中式安装方式在以往的应用范围十分广泛，这种安装方式就是将继电保护装置放置于保护柜之内，使用这种安装方式，监控系统与继电保护装置的联系则使用管理单元数字信号的传输来实现，集中式安装方式的占地面积很小，也能够节约通信电缆的使用，便于管理人员对其进行统一管理，也可以保证设备在良好的环境中运行。

2.2分散式安装方式

分散式安装方式就是将继电保护装置设置于开关位置，每个开关必须要配备好相应的保护系统，再将监控系统置于控制室之中，这样，监控系统与继电保护装置的连接主要由管理单元数字信号来联系，这种安装方式可以及时的消除不安全因素及电力设备的故障，保证整个设备的正常运转。

3.继电保护装置安装方式的选择

变电站的建立方式主要由子系统的建立来决定，在建立继电保护装置时，需要优先使用分散式安装方式，把继电保护装置设置在设备开关处或者开关处附近，并使用微机控制的方式进行控制。这种设置方式最大的优点就是能够节约电缆的使用，并提升整个继电保护装置运行的安全性，此外，这种保护装置子系统使用的是就地设置的方式，这就大幅减少二次设备安装带来的土地损失。当然，不同的继电保护装置使用的安装方式都会有所不同，在决定要采取哪种安装方式前，需要对现场的条件进行考察，将场地中的电缆设备和其他的条件尽可能的利用起来，不管使用何种安装方式，都要达到减少费用、节约投资的目的。就目前来看，很多中低压变电站会使用集中式处理方式，这种方式的通信电缆小、干扰性小，高压变电站，则可以使用分散式安装与集中式安装混合的方式来安装。

4.综合自动化变电站继电保护系统的可靠性

在综合自动化变电站的运行过程中，继电保护装置可能会由于各种因素出现故障，为了提高变电站运行的安全性，必须要加强继电保护装置的维护、管理和检修，以便从整体上提升变电站的服务水平。据有关的数据调查显示，导致继电保护装置出现故障一般由三种因素所致，即产品质量、设计中的故障以及二次维护的漏洞。继电保护装置在自主检查以及储存故障方面，具有很大的优势。一般情况下，对于继电保护装置可靠性分析主要针对装置的正常使用率、使用时间、异常情况进行分析，并得出结论，如果在数据传输的过程中发生异常情况，就需要对继电保护装置的可靠性进行分析，从而降低系统对继电保护装置的依赖性，以便达到系统的统一性和协调性，防止继电保护装置故障对于系统带来的不良影响。

5.结语

在现阶段下，我国电网正处在发展的阶段，这就给变电站综合自动化系统的建设提供了一定的发展机遇，继电保护装置作为变电站的核心因素，具有十分重要的意义，在实际的工作过程中，必须加强对继电保护装置的管理和维护。

【参考文献】

[1]王超，王慧芳，张弛，刘玮，李一泉，何奔腾.数字化变电站继电保护系统的可靠性建模研究[期刊论文].电力系统保护与控制，2013，02（01）.

[2]湛文军.继电保护在综合自动化变电站的应用与探讨[期刊论文].民营科技，2008，02（20）.

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一、引言

随着通信产业的发展，产品系列的多样化，组网的复杂性，以及用户对产品质量的高标准要求，设备测试的重要性愈发凸显。

传统射频指标测试，质检和测试人员对系统（设备）的测试只能使用频谱仪、信号源及辅助工具进行手动测试，对测试结果的判断完全凭借肉眼读取仪表上的显示结果，对设备参数的调整往往是使用设备软件工具手动调整。在设备量产时需要进行大量的重复性工作，测试结果也仅凭借手工记录，工作压力陡增。

测试速度慢、精度差、效率低，而且对于仪表的占用率非常高，在一定程度上造成仪表资源的相对缺乏，人力投入的增加。

射频指标自动化测试系统对通信覆盖系统（产品）和模块射频指标进行全面的测试，提高测试效率、节约测试设备和人力资源的投入、规范了测试流程、提高测试效率和测试结果准确性，从而提高产品的质量。

该系统将测试过程中大量重复、复杂性高的人工操作集合提取出来由程序模拟，在PC端使用VISA仪器控制驱动及SCPI命令控制仪器，来实现对信号源、频谱仪的远程控制以及对被测系统的监控。

二、通信设备现状

2.1 系统结构复杂

现代移动通信运营商为了实现对不同应用场景灵活组网，往往采用多级网络架构。比较常见的移动通信覆盖网络架构包括信号接入单元、组网交换单元及覆盖单元。在人工测试的时，需要手动调节测试每个网络节点的各种射频参数，操作复杂，工序繁琐且准确性差。

2.2 产品质量控制难

通常，为了保证设备能够正常入网，通信设备生产商在交付产品之前，都必须经过严格的质量检测。

通信系统射频指标项目繁多，一般涉及系统输出功率、增益、衰减、ALC、带内波动、带外抑制、杂散等几十种测试项目。每个射频指标参数的优劣会影响整个通信系统运行质量，往往需要多次调节参数信息来保证产品在系统应用中达到最佳状态。

在质量检测过程中，如此庞大的工作量，精细的调节工作倘若只依靠人工来完成将很难保证产品的质量。

三、系统设计方案

3.1 系统架构

本文结合通信覆盖类产品射频指标测试的实际需求，搭建自动化测试系统，其物理结构如下图1所示。射频自动化测试系统由计算机、频谱仪、信号源、设备（被测系统）、路由器（或交换机）、网线、射频线缆组成。

通过LAN口、串口以及RF接口将PC、仪器（频谱仪和信号源被测设备（或模块）组成三维一体的物理结构。其中，信号源实现被测设备对应信源信号的输入；频谱仪完成进由被测设备输出信号的测量工作，并将测量数据交由PC机处理，PC机提供用户操作平台，完成测试数据分析判断和被测设备的参数调整、结果保存等工作。

3.2 系统功能实现

射频指标自动化测试系统设计架构图如下图2所示。系统由表示层、控制层、数据层、及通信层四部分组成。表示层实现与用户的交互，控制层进行具体运算、数据处理和命令打包，数据层完成数据存储，通信层则实现PC机（自动化测试软件运行平台）与仪器设备之间的信息传输。

自动化测试应用软件是唯一人机交互接口，考虑到界面的可操作性，信息显示的直观性，设计时运用了JavaFX客户端开发技术进行开发。自动化测试软件主要包括设备参数自动化测试系统和执行测试模块两部分组成。其中设备参数自动化测试系统主要包括测试指标显示与定制，结果显示和数据导出，设备校正，系统设置及PF先衰减补偿等功能；执行测试模块主要包括数据获取和分析、设备参数校准，仪器命令组包、设备参数组包等功能。

数据库的主要功能是存储数据信息，供应用程序调用。由于产品调试过程中系统参数修改频繁，为实现数据存储调用的便捷，数据库采用XML数据库技术实现，便于数据信息查询和修改，以及承载用例标准数据源、测试结果、SCPI指令集、系统配置参数等应用数据。

通信层主要由路由器（或者交换机）及各种线缆为系统与仪表设备之间通信提供物理链路， VISA（Virtual Instrument System Architecture，虚拟仪器系统框架）驱动函数库也属于通信层，它是基于可编程仪器设备的I/o接口库，实现了仪器控制命令开发，使得测试设备可与PC机可通过SCPI控制指令实现实时通信。

3.3 系统执行流程

1、系统功能

射频指标自动化测试系统为用户提供了友好操作界面。操作界面实现功能有：配置管理、仪器校准、上下行指标自动化测试、测试结果处理、设备出厂参数的导出备份。配置信息主要包括串口波特率的选择、频谱仪和信号源的IP地址、被测系统（设备）的测试项目配置。RF线校准完成信号源信号输出射频线衰减补偿和频谱仪信号输入射频线衰减补偿。

2、操作流程

自动化测试系统在本地计算机上运行，可实现仪器的远程自动化控制、测试结果的自动化分析、设备参数的自动化调整。具体实现步骤如图3所示。

在PC机启动自动化测试系统，用户在窗口界面中设置串口、波特率、仪器及设备IP后，选择待测试设备所属通信制式并加载该制式的测试用例。PC机根据用户设置参数发出SCPI指令来设置信号源，信号源将相应信号传送到待测设备。待信号源加载射频信号完成后，频谱仪截取待测设备输出信号并将数据回传给PC机，PC机对回传数据进行分析，判断测试值是否满足相应指标要求，若不满足，则通过与产品对应的系统和模块通信协议进行调整，并循环进行判断、调整，直到符合相应要求。若待测项目在可控范围内不能调整到正确的值，说明是非软件设置导致射频指标参数错误，需要检查该产品的硬件模块或电路元器件。

3.4 系统优势

射频指标自动化测试系通过简化设备测试操作工序，用智能化的检测系统代替传统的工作测试，有效地缩短人工劳作时长，降低设备制造成本。此外，自动测试系统具有友好的人机交互界面，质检和测试人员容易上手，且自动化测试软件提供统一标准指标参数，能够有效的减少人为误差，能够保证测试准确度、效率及产品质量。

四、结束语

射频指标自动测试系统的引入大大提高了测试效率，测试时间大幅度缩短，并减少了人为引入的误差。该系统的设计思路具有一定的代表性，同样适用于其它通信设备自动测试系统的开发与实现，具有很高的实用价值和应用前景。

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1、引言

Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。论文参考，modbus。

此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。

因此，Modbus协议具有适用性广泛，使用灵活，同时还具备实时纠错等多种优点，应用在打印适配板与PLC通讯中可以自如的设定其数据格式，并有效防止打印乱码等打印故障的产生。

2、设计方法

本设计采用打印适配板作为主站，S7-200 PLC做从站的方式，由打印适配板主动读取PLC中的数据，并根据数据内容来决定打印的格式、时间、打印字符内容。

2.1 modbus通讯帧的结构

本设计采用消息帧采用RTU模式，其结构如下：

① 因其消息发送至少要以3.5个字符时间的停顿间隔开始，所以其起始位为T1-T2-T3-T4。

② 设备地址标示主机下从站的地址，如可以将从站S7-200地址 设为16（如右图）。

③ 功能代码为该消息所要实现的功能

例如：一从主设备发往从设备的消息要求读一组保持寄存 器，将产生如下功能代码：

0 0 0 0 0 0 11 （十六进制03H）

对正常回应，从设备仅回应同样的功能代码。对异议回应，它返回：

1 0 0 0 0 0 11 （十六进制83H）

除功能代码因异议错误作了修改外，从设备将一独特的代码放到回应消息的数据域中，这能告诉主设备发生了什么错误。

④从主设备发给从设备消息的数据域包含附加的信息：从设备必须用于进行执行由功能代码所定义的所为。这包括了象不连续的寄存器地址，要处理项的数目，域中实际数据字节数。

⑤当选用RTU模式作字符帧，错误检测域包含一16Bits值(用两个8位的字符来实现)。错误检测域的内容是通过对消息内容进行循环冗长检测方法得出的。CRC域附加在消息的最后，添加时先是低字节然后是高字节。故CRC的高位字节是发送消息的最后一个字节。

2.2 modbus协议的通讯周期

查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备要执行功能的任何附加信息。论文参考，modbus。论文参考，modbus。

如果从设备产生一正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。

2.3 PLC modbus库初始化的设置

其中：

Mode: 输入数值1将端口0指定给Modbus协议并启用协议；将输入数值0指定给PPI，并禁用Modbus协议。

Addr:S7-200作为从站的地址。论文参考，modbus。

Baud:通讯的波特率。

Parity: 0-无奇偶校验，1-奇数奇偶校验，2-偶数奇偶校验。

Delay: 数通过将指定的毫秒数增加至标准Modbus讯息超时的方法延长标准Modbus讯息结束超时条件。

MaxIQ: 参数将供Modbus地址00xxxx和01xxxx使用的I和Q点数设为0至128之间的数值。数值0禁用所有向输入和输出的读取。

MaxAI: 参数将供Modbus地址03xxx使用的字输入（AI）寄存器数目设为0至32之间的数值。数值0禁用模拟输入的读数。

MaxHold: 参数设定供Modbus地址04xxx使用的V内存中的字保持寄存器数目。

HoldStart:即打印适配板存取V内存中保持寄存器的起始地址。设置为&VB100,而MaxHold为25，所以VB100-VB200将被打印适配板所使用，编程时需避免与其冲突。

2.4 打印适配板的控制

打印适配板会持续读取VB100-200中所储存的信息，以做出其动作判断。因此，向规定地址中写入数据，就可以控制打印系统的运行。

如将”20”送入VB125，即可启动打印板的数据记录

VD136,VD140,VD144即为数据被打印适配板所读取的地址。

打印适配板将打印报表的格式固化在打印板中，接受到数据采集结束信号以后，会将本次数据储存，并在接到打印信号以后将其打印在报表的固定位置。论文参考，modbus。

3、结束语

Modbus工业协议因其适用性广泛、简单易用，通讯较为可靠等优点，在现代自动化设备与工业控制领域得到了广泛的应用。而在传统的PLC数据打印方式中，数据受到干扰时微打无法判断接收的是否正确，经常造成打印异常，表现为乱码、微打不打印等故障。论文参考，modbus。采用Modbus协议以后，就可以有效的避免这些问题的产生，使得需严格数据保存的自动化设备的可靠性得以保证。

参考文献

[1]SIEMENSSIMATICS7-200可编程序控制器

[2]MODBUSoverseriallinespecificationandimplementationguideV1.0modbus.org

[3]华镕编著从Modbus到透明就绪—施耐德电气工业网络的协议、设计、安装和应用机械工业出版社2009

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摘 要：通风调节是矿井通风系统管理的主要工作之一，调节的准确性和及时性直接关系到通风系统安全、平稳和能耗大小。但目前通风调节存在误差大、不及时等问题，本论文通过研究矿井自动通风调节系统，有效的提升通风管理水平，降低因通风系统调节不及时或不准确造成的能耗损失。

关键词：矿井通风;调节通风;自动化系统

1 序言

通风系统调节准确性和及时性直接关系到矿井的安全和运行成本，目前通风系统调节处于人工调节阶段，人员劳动量大，调节不及时且调节准确性差，为进一步解决矿井通风系统管理中的通风调节问题，本论文引进压差法矿井自动通风调节系统。

该系统包括自动化控制器、压差测试装置、自动调节装置、传感器等。

2 自动化控制器

基于压差法的矿井自动通风调节系统核心为自动化控制器，本系统控制器采用西门子PLC为主要控制元器件，包括位移传感器、压差传感器、动力源控制装置（本论文设计动力源是气动，其装置是本安电磁阀）、数据传输、开关按钮、声光报警器等。

研究的技术关键点为：控制系统原理和控制器基本架构。

控制系统原理：压差传感器采集压力变化数值，通过设置参数装换为通过调节系统的风量，再根据预先设定的需风量进行比对，确定调节系统通风断面的变化大小，同时位移传感器监视通风断面的变化，保证系统调节准确且快速。

控制器基本架构，控制器采用PLC控制器，控制器控通过电流信号与位移传感器、压差传感器、动力源开闭按钮相连接，通过开关量与手动按钮连接，通过RS485信号与上位机进行数据和指令的传输，在控制器上预留瓦斯、声光报警器、视频接口，并可以与其他控制器进行数据传输。

3 压差测试装置

压差测试装置关系到系统的准确性，是系统最核心的数据采集设备，压差测试装置的技术要求进入测试区域内风流平稳、压差测量精度高、数据采集准确、数据传输快等。

压差测试装置采用圆形设计，主要是保证压差采集的准确性和进入测试装置的风流平稳，易于测量且数据精度高。

压差测试装置进风测安装有均风装置，主要是消除通风系统涡流造成的数据采集误差。在测试装置上布置两排数据采集管，其中在每排布置4个压力采集孔，两两对应，测压管深入测试装置内侧10cm处，4个测试孔外部用软管连接，进行压力平均处理。两排测试孔之间距离不得少于1m，主要是保证压差传感器数值的读取和测量。

压差测试装置对每个测压管进行防尘处理，保证所有测压管的通畅，静压传导准确。

4 自动调节装置

自动化调节装置是矿井自动调节通风系统的主要调节机构，本论文采用气动为动力源。

自动调节装置设计要求调节准确、运行速度慢、密封性好、安全性高等。

根据技术要求，自动调节装置采用通风断面缩小的方式，调节速度为0.5m/min，移动精度为1cm。

自动调节装置与压差测试装置相连，通过圆形阻风器向前移动，起到调节通风断面的作用，同时根据压差测试装置中风量的变化，确定圆形阻风器的移动方向和移动大小，位移传感器监测圆形阻风器的移动方向和移动大小。

圆形阻风器移动动力为缓冲气缸，气缸最快伸出速度为0.5m/min。带载后，移动伸出速度为0.3m/min，满足精确调节的目的。

5 实验论证

实验论证是论证系统的完整性和调节的准确性。进一步发现系统存在的问题，并进行修改和完善，为现场实地测试做准备工作。

主要是在自动风窗前后布置压力测点，单管压差计测量两点压差，与压差传感器数值比对;模拟巷道的断面为半圆拱，尺寸为2.8m（宽）×2.9m（长），人工调节风阻器开口大小;模拟巷道通风选择抽出式通风，通过风机变频，控制测试系统的风量。

通过多次测试，得出系统测试数据，如表1所示。

通过实验可以得出，调节装置的调节误差小于4%，所以，矿井自动通风调节系统是可行的。

6 结论

通过理论设计和实验验证，得出以下几点结论：

（1）矿井自动调节通风系统构成为自动控制器、压差测量装置、自动调节装置;（2）矿井自动通风调节系统调节误差小于4%;（3）矿井自动通风调节系统可以解决矿井通风调节不及时和不准确问题。

参考文献：

[1]白华宁.矿井通风系统风窗风量自动调节控制装置技术研究[J].科技情报开发与经济，2012，22（20）：145.

[2]吴强，李孝东，秦宪礼.从矿井通风系统改造实例谈调节风窗的重要性能[J].煤矿安全，1996（7）：38-41.

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1引言

目前，电力自动化的应用可以分为变电站自动化、调度自动化、配电自动化、电能计量自动化和电力市场等。03年以来，我国的电力供应紧张，根据国家电网的统计，电力自动化行业呈现不断增长的趋势。由此，继电保护产品的需求也急剧增长，而且对于继电保护产品的性能、新技术的应用等方面也提出了更高的要求。而变压器是电力系统自动化控制设备中普遍使用的一款电气设备，变压器的继电测控保护对于电力系统的安全可靠运行具有重要意义。

本论文主要借助于新型的DSP处理芯片，对基于DSP的变压器继电保护测控装置进行设计研究，以期从中能够找到合理可靠的变压器继电测控保护装置应用，并以此和广大同行分享。

2继电保护测控装置总体设计

(1) 继电保护装置的功能设计

① 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，并保证其它无故障元件迅速恢复正常运行。

② 反应电气元件不正常运行情况，并根据不正常运行情况的种类和电气元件维护条件，发出信号，由运行人员进行处理或自动地进行调整或将那些继续运行会引起事故的电气元件予以切除。反应不正常运行情况的继电保护装置允许带有一定的延时动作。

③ 继电保护装置还可以和电力系统中其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。

综上所述，继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性。继电保护装置是电力系统中重要的组成部分，是保证电力系统安全和可靠运行的重要技术措施之一。在现代化的电力系统中，如果没有继电保护装置，就无法维持电力系统的正常运行。

(2) 变压器继电保护装置

电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，它在电力系统的发电、输电、配电等各个环节广泛使用。因而其安全运行与否是整个电力系统能否连续稳定工作的关键，是电力系统可靠工作的必要条件。

根据变压器的不正常运行状态，变压器一般应装设以下一些继电保护装置[6]：

① 为反应变压器油箱内部各种故障和油面降低，对于0.8MVA及以上的油浸式变压器及户内0.4MVA以上变压器应装设瓦斯保护。

② 为反应变压器绕组和引出线的相间短路及中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路，应装设纵联差动保护或电流速断保护；对于6.3MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器，以及6.3MVA及以上的厂用变压器，应装设纵差保护；对于10MVA以下变压器且过流时限大于0.5s时，应装设顶流速断保护；对于2MVA以上变压器，当电流速断保护的灵敏系数还不满足要求时，则宜装设纵差动保护。

③ 为反应外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯、纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，应装设电流保护。例如。复合电压起动的过电流保护或负序电流保护，适用于升压变压器；过流保护适用于降压变压器。

④ 为反应中性点直接接地电网中，外部接地短路的零序电流保护。

⑤ 为反应对称过负荷的应装设过负荷保护。

⑥ 为反应变压器过励磁的应装设过励磁保护。

3基于DSP的变压器继电保护测控装置设计

3.1 测控装置硬件架构设计

本文从紧凑型和多功能两方面入手，设计了一款基于新型DSP芯片的测控保护装置。DSP芯片需要完成电压、电流等输入信号的采集和处理，并且根据一定的保护逻辑驱动继电器动作，另外，还需要处理人机接口任务和通信任务。根据这些任务的不同优先级，DSP芯片还需要分配不同时间片的进程以满足各项任务合理有序地执行。

硬件设计的总体框架如图1所示，输入信号包括电流、电压、频率和开关量，而输出则通过继电器来实现。其中电流信号包括三相保护电流和一路零序电流，电压信号包括三相测量电压和一路辅助电压。主控制器采集并处理这些信号，分别用于显示和实现保护逻辑判断等功能。本装置的测量数据、设备信息、事件记录信息、保护定值和保护配置信息等内容都是通过菜单的方式进行显示，装置还提供了按键用于接线方式、保护功能等基本设置功能的实现。设备提供了基本的串行通信功能，可完成装置和服务器之间的报文传输，实现遥信、遥测、遥调、遥控等功能。同时还提供了GPRS模块、方便远距离无线通信功能的实现。

3.2 继电保护测控装置抗干扰设计

微机继电保护装置是一个电路和结构都非常复杂的装置，其主要电路部件均采用中大规模和超大规模的集成电路器件，虽然这些器件在其它领域中的大量实践已表明其损坏率是很低的，但由于继电保护装置是在强电磁环境中长期连续工作，并且责任重大，对万一出现的元器件损坏仍需考虑对策；而且除了起主要作用的数字部件外，还有为数不少的模拟元器件，所以提高元器件可靠性的措施应考虑数字部件和模拟元器件两个方面。

微机保护装置特有的工作方式和很强的处理能力为实现自动检测提供了方便。对装置中平时工作在“静态”的部件，如出口驱动电路、出口继电器等，由于微机保护中这部分的电路比较简单，制造时容易保证其较高的可靠性，同时还可以利用微机的超强处理功能对其进行定时功能检查；对装置中平时工作在“动态”的核心部件，如DSP、MCU、A/D转换器、Flash、FRAM、CPLD等等，无论电力系统有无故障，这些硬件都处在同样的工作状态中，也就是说，总在不停地进行数据采集、传递、运算和判断，因此元器件损坏会及时表现出来；同时，由于有了DSP和MCU这些“智能”部件，可以“主动地”去查找和发现问题，使得微机保护装置可以具有完善的自动检测功能。

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一、中压电力线路的结构与特征

中压电网构成相对简单。与低压线路相比，它能够克服距离长短的限制，噪音较低，然而，供电系统仅适合于几十赫兹低频信号传输，如果进行高频信号传输，附加宽带PLC的使用，就会产生一系列影响信号传输质量的不良因素，如：通信串扰、信号泄漏、信号的干扰等，解决这些问题的唯一方法就是发明更加高端、更为先进的PLC接入设备与调制方式。其中宽带PLC中压耦合接入设备成为重点探究的对象，经研究其符合我国电网结构与特征。我国电网结构与数据图如下所示：

从上图可看出：我国电网结构包括：高、中、低三个层次级别，变压器将各个等级层次连接起来，这无疑成为了高载频数据通信的一大障碍，所以，要想解除变压器的限制，就要通过分级接入的方式来处理PLC宽带链接，也就是要根据各个电压级别层次来对应设计出适应性的接入设备。如图展示，只有在中低压中间设置合适的接入设备，才能确保远距离通讯的实现。

二、中压宽带PLC系统接入方式

这一系统接入涵盖PLC 以及同其他宽带通信网络（互联网服务供应商）之间的接口， 传统的互联网与这一接口链接起来得到相关的数据信息，其中包括传输信号于中压线路的设备接口，这些传输的信号需要途经MV-PLC主调制设备以及MV耦合装置这两项设备。

MV-PLC主调制设备是对中压与低压连接处的接口进行调节，主要作用为将中压线中所附带的宽带PLC数据信息进行转换与调制，直接目标为低压线路，终极目的为网络用户。下面就第一个中压PLC实验线路展开测试，把这一测试当作理论探究的依据。

三、中压线路信道测试与分析

（一）测试的目的与结果分析

目的：研究出更先进的设计依据以及技术储备为宽带PLC逐步发展到中压线路打下基础，为全程中压线路长距离接入做好技术与信息资源上的准备。

（二）测试结果分析

1.阻抗特性分析

经过实践的操作运行得出：中压10kv配电线路的阻抗性能会受到测量方位、时间以及频率等的影响，会随着它们去变化，变化幅度由数十到上百的量，通过高频信号发生器所出现的正弦电压信号，设定1MHZ-30MHZ的频率范围，在500KHZ的频率间查看阻抗变化。通过采集V1、V2来对应计算出线路的阻抗值。下图为测试整理后得出的中压线路输入阻抗变化图：

2.噪声特征分析

经过实践测试得出：中压线路的有色背景噪声大概在―60dBV/hz―80dBV/hz，同低压线路的平均噪音对比起来，大约多出10 dBV/hz。而且其窄带扰乱性噪音则更高。而且测试发现：中压线路中各个测试点有色背景噪声的PSD数值间没有很大差别，其窄带干扰也发生在小于25MHZ的范围内。由此可见，展开对线路上噪声频域以及进行时等方面的分析是十分必要的。

3.衰减性分析

与低压线路相比，中压线路更容易发生衰减现象，而且相对严重。大概每100米衰减8―11db，但是，在1.7千米线路范围内也能够顺利进行通信。当将调制解调器的功率放大时，在各个测试长度中都能够达到信息传输与通信通话等目的，实现了通讯水平的提高。各个测试点距离下的测试内容与数据如下图：

四、总结

为了提高通信质量与水平就要促进宽带PLC系统向着中压电力线路前进，经过不断的实验与测试来提供大量宝贵的信息数据资源，并且在阻抗性、衰减性等加以发展与更新。

参考文献：

[1]丁道齐把握世界通信发展趋势确立电力通信发展战略[期刊论文]-电力系统自动化 1999（07）

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中图分类号： TU855 文献标识码： A 文章编号：

一．引言

智能建筑是实现建筑结构优化以及设备、服务、管理来满足住户需求的综合，其目的是给用户提供一个舒适、安全、高效、便利的人性化建筑环境。智能建筑中的电气自动化控制技术是搭建智能建筑的基础和平台，电气自动化控制实现了暖通空调、变配电设备、照明设备、排水设备等为建筑服务或提供生活功能的系统集成，是智能建筑中不可缺少的组成部分。从早期建筑中的暖通空调设备自动化控制，伴随着建筑技术和控制技术的不断进步，智能建筑中的电气自动化控制也得到飞速发展。

二．智能建筑中的电气自动化功用。

1.实现系统设备的自动化控制。

在智能建筑中，由于提高生活舒适度的要求，需要采用大量的电子、电气设备，如智能开关模块、传感器、红外控制、信号中继器、对讲设备、音乐系统、安防监控系统等组成了建筑的智能化功用。通过实行电气自动化控制技术，将各个独立分散运行的单机设备进行集成控制，实现对设备、终端的自动化运行和远程管理控制，实现了建筑的智能化。同时，对提高建筑设备运行效率、减少设备运行成本、提升住户舒适度和安全度具有积极意义。

2.实现智能建筑的系统集成。

智能建筑的系统集成是对建筑中各终端设备的远程管理与控制，通过对终端设备的控制和管理，实现建筑节约费用、节约能源、提高生活水平的目的。智能建筑是建筑技术和计算机技术、网络技术、通信技术和控制技术的集成，系统集成的目标是为了搭建建筑主体内的智能化管理，通过对建筑自动控制技术、通信技术、综合布线技术、计算机网络技术、安全防范技术以及多媒体技术等将相关设备进行整合，通过软件进行集成，实现建筑智能化的目的。智能建筑的系统集成提升了建筑的智能化水平，实行电气控制自动化是保证智能建筑系统集成的基础。

三.电气自动化控制技术在智能建筑中的应用。

1.智能建筑的系统自动化控制原理。

智能建筑的自动化控制系统是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统，又称之为分布式控制系统（Distributedcontro systems DCS）。其实现原理是采取“分散控制、集中管理”的模式，通过对现场终端设备上的微型计算机控制装置（即DDC）进行实时检测和分布控制任务，而设备终端上的微型计算机控制装置实现对终端设备的控制以及管理，对终端设备进行信号采集，通过传感器进行信号传输，将传输信号送至智能设备上，实现对设备的工况管理和自动控制。这样就避免了计算机集中控制带来的高危险性，同时也弥补了单机设备管理的局限性。

2.LONWORKS技术的应用。

LONWORKS技术原本是为工厂管理服务的，是以工厂测量和控制机器间的数字通讯为主的现场网络，通过将通讯的数字化，使得终端多点化成为可能，实现了传感器、终端设备和控制器之间的特化通讯。由于LONWORKS技术支持分布式网络控制，同时又是一个开发性的可交互操作的控制技术平台，其优势正符合智能建筑的系统需要。在早期的智能建筑中，并没有控制网络，其控制系统只是采用电线将气动控制装置连接而成，这种控制组成结构简单，不利于设备扩展。同时由于终端设备厂商所使用的通讯协议互不兼容，导致无法实现系统的整体自动化控制。随着计算机技术的发展，网络技术也越来越完善，基于网络开发的系统LONWORKS技术被逐步应用到智能建筑中。

LONWORKS技术能实现终端设备和智能设备在简单网络上可以进行对等的通信，能形成一个低成本、可相互操作的控制系统，便于服务定制、程序编写、功能扩容。在智能建筑的电气系统中，采用LONWORKS技术，将照明、保暖、通风、安保等终端设备进行资源整合，通过传感器控制为单一的开放式网络，节约了安装和运营成本。LONWORKS技术中，房间中的多功能传感器可以将房间的供暖控制器的运行状态进行改变，根据用户需要可从待机状态转为用户需要的模式；房间中的光感传感器对自然光进行检测，并将检测到的自然光数据通过网络传输给LONWORKS控制器，控制器根据设置自动进行区域内灯光照度的调节，可在外部阳光充足时，关闭房间内照明灯具，在房间光线较暗时，自动开启照明灯具，并可以根据用户的个人爱好或预先设定好的环境模式来调整灯光亮度。

LONWORKS技术中的Honeywell自动化控制系统控制着智能建筑的照明设备以及暖通空调，该系统与住户的门禁系统、闭路电视监控系统、消防报警系统以及防盗系统进行系统集成，通过对各个工作站通讯和信息综合，实现对住户特定生活需要的提供。例如：当智能建筑中的住户回到家时，楼道上的门禁控制系统输入安全代码，系统开始启动HVAC系统，将照明控制和暖通空调系统调节至用户离开前的照明度和室温。而在住户外出时，输入代码后实现对照明系统、空调系统的自动关闭，并将各设备调节至节能状态。在HVAC系统中，其控制器可根据房主的要求，将卧室和居室的温度维持在一定理想范围内，采用PI算法控制的FCU通过与暖气片的连接实现自动运行，达到对室内温度、湿度的自动调节、自动控制。

3.基于IP+无线技术的新型电气控制技术。

在智能建筑的发展中，IP+无线技术是随着计算机技术和计算机网络技术的完善而产生的，是计算机网络技术在智能建筑中的具体应用。通过IP+无线网络技术，构成了特有的智能家居系统。由于终端设备采用IP管理，传输通过无线方式进行，可实现双向通信，其好处不言而喻，这也是智能建筑的系统控制的发展趋势。

在计算机网络时代下，智能建筑的电气设备不在是单一、独立运行的终端设备，系统需要采用设备IP绑定，通过无线进行数据和信息传输，这就增加了电气设备的自动化难度。在电气自动化控制系统中，终端设备要具有智能性，如智能电源转换器、无线红外转发器、智能开关、智能插座、安防报警系统、智能窗帘系统以及网络摄像机等，并在设备上进行IP分配，通过智能网关和网络，将数据传输至智能主机，智能主机进行实时监控和任务分配，实现对电气设备的控制和管理。

智能建筑中的智能门锁、对讲可视系统、房间对讲系统、照明系统、空调系统、安防系统、音乐系统以及环境监测等都通过WEB控制，用户即使是在房间外，也能实现对房间内温度、照明、设备开关的控制，并能对建筑设备的运行状况、运行报警情况、性能参数等等进行了解。

四.智能建筑中的电气自动化控制发展趋势。

传统的智能建筑需要实现电气自动化，一般仅仅是采取电线连接设备的单一模式，在发展中受到较大制约。未来的建筑电气自动化控制将注重终端的集约化，将终端功能进行集中，体积减小，降低耗电，在此基础上，形成电气设备的模块化，增加其拓展性。同时电气设备的无线化必是大势所趋，通过无线化接入，提高了设备可移动性和可扩展性，同时简化了施工，避免造成建筑墙面损伤。

五．结束语。

智能建筑的电气控制自动化是提升住户生活水平的必要因素，其技术应用越来越广，这对提高智能建筑的功能具有积极作用。电气的自动化控制，实现了终端设备的远程控制和管理，提高了住户的生活水平和质量。

参考文献

[1] 陈裕家 浅谈电气自动化控制在智能建筑中的应用 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》2012年4期

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中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（b）-0063-01

电厂作为电力供应的生产者，其电力制造的质量和生产过程的安全直接关系到千家万户的切身利益，因此对于电厂现场机电装备的自动化控制的要求十分严格。随着现场总线技术的飞速发展和广泛应用，以现场总线技术为典型应用的自动化控制系统已经逐渐深入到工矿自动化的多个领域，在一些自动化控制水平较高的电厂，已经初步实现了电厂机电装备的自动化控制。高炉是火力电厂生产过程中不可缺少的机电装备，其温度控制要求十分严格，如何实现高炉温度自动调节与控制，一直是很多火力电厂技术工程师都着力重点解决的技术难题之一。本论文主要结合现场总线技术，结合电厂高炉温度的控制要求，对其温度自动控制系统进行系统的研究与探讨，以期能够找到面向火力电厂高炉的温度自动控制技术，并以此和广大同行分享。

1.高炉温度自动控制概述

（1）高炉温度调节控制功能需求。火力电厂采用高炉主要是实现燃煤产电，为了实现能源的复合利用，提高经济效益，往往还通过高炉生产一些副产品，这就要求对于高炉内的温度和压力都有着严格的控制要求。在实际生产过程中，高炉温度的调节往往是采用人工调节的方式实现，这种调节方式效率低，精度差，可靠性差，因此逐渐提出了高炉温度自动调节的控制要求。要达到高炉温度无人值守控制的效果，就必须要能够实时自动监测高炉内的温度参数，并通过计算实时控制气阀或者进料阀，以实现对高炉内温度的自动控制与调节。

（2）现场总线技术的应用特点。由于技术的发展和设备的日益复杂，过去集中式自动化控制模式在实际应用中已经逐渐暴露出了诸多问题与不足，如控制中心负载过大，信息传输效率较低，系统兼容性较差等等；而现场总线技术的出现则很好的克服了上述问题，现场总线能够结合具体的被控对象合理设计自动化控制系统，对现场的智能仪表、数据传输、数据处理和终端均有着可靠的集成性和兼容性，因此将现场总线技术应用于火力发电厂高炉温度的自动调节控制，是完全可行的。

2.基于现场总线的高炉温度自动调节控制技术应用探讨

2.1系统功能设计

基于现场总线技术的高炉温度自动调节系统，具体来说，其功能主要包含以下几个方面：（1）在线监测。（2）数据查询。（3）生成报表与统计分析。（4）超限报警与联动控制。

2.2系统层次架构

高炉温度的自动调节控制系统主要由以下四个系统层构成。

（1）传感仪表层。为了实现高炉温度的自动监测与控制，必须选用合适的传感器对高炉内的温度进行实时监测，温度传感器采用4-20 mA电流信号作为传输介质，将模拟量信号传输到数据采集模块中。

（2）数据采集层。数据采集模块接收传感器传送过来的模拟量信号，通过现场总线实现模拟量数据信号的远程传输，直至传输到中央控制室的PC终端。

（3）PC终端。PC终端通过专用的组态软件实现对高炉的温度变量的实时显示，并提供友好的人机交互界面，完成数据的查询、存储和报表统计等管理功能。

（4）驱动执行层。当被监测的高炉温度过低或过高或者异常超限时，由PC终端发出相应的控制指令，经过驱动机构层实现控制指令的放大和执行，输出到动作执行器，实现相关的报警动作或联动控制动作。动作执行器主要由气阀和进料阀构成，气阀的开度可以降低高炉内的温度，进料阀的开度可以提高高炉内的温度，它们通过接收来自PC终端发出的控制指令，经过驱动放大转变为阀门调节的开度大小，从而实现对高炉温度的自动调节与控制。

2.3系统软件设计

基于现场总线的高炉温度自动调节与控制系统，采用组态软件实现对高炉温度参数的实时显示，以提高人机交互系统的直观性。该组态软件可以采用当前市场上主流的组态软件，例如wINCC，组态王等专业工控自动化组态软件，也可以采用VB、VC等高级语言进行开发。由于该自动控制系统仅仅是对高炉的温度参数进行实时监测与显示，因此软件开发的工作量并不是很大，下面结合组态软件的开发分析软件系统的设计基本流程。

（1）系统界面设计。一个好的软件系统必然有着良好的人机交互性，而这离不开系统的界面设计，因此要结合高炉的温度控制选取合适的图像图形，提高软件的可观性。

（2）系统导航设计。由于软件系统既要显示温度数据，还要提供数据报表、历史曲线等其他数据管理功能，就需要提供良好的页面之间的导航切换功能。

（3）系统数据设计。组态软件或者说自动化控制系统软件都离不开数据库的开发，可以选用软件自带的数据库系统，也可以采用第三方数据库管理系统，但是都必须要能够为系统提供可靠的数据源。

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一、 概述

电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。

二、 系统结构

目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：

（一）分布式系统结构

按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块(通常是多个CPU)之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。目前，还存在在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。

（二）集中式系统结构

集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式，这种结构有以下不足：

前置管理机任务繁重、引线多，降低了整个系统的可靠性，若前置机故障，将失去当地及远方的所有信息及功能。

软件复杂，修改工作量大，系统调试烦琐。

组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大并且扩展一些自动化需求的功能较难。

（三）分层分布式结构

按变电站的控制层次和对象设置全站控制级——变电站层(站级测控单元)和就地单元控制级——间隔层(间隔单元）的二层式分布控制系统结构。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。

这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点：

可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将“危险”分散，当站级系统或网络故障，只影响到监控部分，而最重要的保护、控制功能在段级仍可继续运行；段级的任一智能单元损坏不应导致全站的通信中断，比如长期霸占全站的通信网络。

可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。

三、常见通讯方式

目前国内常采用以太网通讯方式，在以太网出现之前，无论RS-232C、EIA-422/485都无法避免通信系统繁琐、通讯速度缓慢的缺陷。现场总线的应用部分地缓解了便电站自动化系统对通信的需求，但在系统容量较大时依然显得捉襟见肘，以太网的应用，使通讯问题迎刃而解。常见的通讯方式有：

双以太网、双监控机模式，主要是用于220-500kV变，在实现上可以是双控机+双服务器方式，支撑光/电以太网；单以太网，双/单监控机模式；双LON网，双监控机模式；单LON网，双/单监控机模式。

四、变电站自动化系统应能实现的功能

微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能：故障记录；存储多套定值；显示和当地修改定值；与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息，动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值，校对时钟等命令。通信应采用标准规约。

数据采集及处理功能：包括状态数据，模拟数据和脉冲数据

状态量采集。状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。

模拟量采集。常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压、线路电压，电流和有功、无功功率值。馈线电流，电压和有功、无功功率值。

事件记录和故障录波测距。事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。

变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。

控制和操作功能。操作人员可通过后台机屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。

防误闭锁功能。系统的自诊断功能

系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置。

数据处理和记录。历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：

断路器动作次数；断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数；输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间；独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间；控制操作及修改整定值的记录。

根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。

人机联系系统的自诊断功能。系统内各插件应具有自诊断功能，自诊、断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。

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一、概述

电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面，保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。

二、系统结构

目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：

（一）分布式系统结构

按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计，采用主从CPU系统工作方式，多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块(通常是多个CPU)之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题，提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构，较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来，显示出强大的生命力。目前，还存在在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。

（二）集中式系统结构

集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I／O接口，集中采集变电站的模拟量和数量等信息，集中进行计算和处理，分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式，这种结构有以下不足：

前置管理机任务繁重、引线多，降低了整个系统的可靠性，若前置机故障，将失去当地及远方的所有信息及功能。

软件复杂，修改工作量大，系统调试烦琐。

组态不灵活，对不同主接线或规模不同的变电站，软、硬件都必须另行设计，工作量大并且扩展一些自动化需求的功能较难。

（三）分层分布式结构

按变电站的控制层次和对象设置全站控制级——变电站层(站级测控单元)和就地单元控制级——间隔层(间隔单元）的二层式分布控制系统结构。也可分为三层，即变电站层、通信层和间隔层。

这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点：

可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将“危险”分散，当站级系统或网络故障，只影响到监控部分，而最重要的保护、控制功能在段级仍可继续运行；段级的任一智能单元损坏不应导致全站的通信中断，比如长期霸占全站的通信网络。

可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。

三、常见通讯方式

目前国内常采用以太网通讯方式，在以太网出现之前，无论RS-232C、EIA-422/485都无法避免通信系统繁琐、通讯速度缓慢的缺陷。现场总线的应用部分地缓解了便电站自动化系统对通信的需求，但在系统容量较大时依然显得捉襟见肘，以太网的应用，使通讯问题迎刃而解。常见的通讯方式有：

双以太网、双监控机模式，主要是用于220-500kV变，在实现上可以是双控机+双服务器方式，支撑光/电以太网；单以太网，双/单监控机模式；双LON网，双监控机模式；单LON网，双/单监控机模式。

四、变电站自动化系统应能实现的功能

微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能：故障记录；存储多套定值；显示和当地修改定值；与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息，动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值，校对时钟等命令。通信应采用标准规约。

数据采集及处理功能：包括状态数据，模拟数据和脉冲数据

状态量采集。状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。

模拟量采集。常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压、线路电压，电流和有功、无功功率值。馈线电流，电压和有功、无功功率值。

事件记录和故障录波测距。事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。

变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。

控制和操作功能。操作人员可通过后台机屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。

防误闭锁功能。系统的自诊断功能

系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能，方便维护与维修，可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查，能快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置。

数据处理和记录。历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：

断路器动作次数；断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数；输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间；独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间；控制操作及修改整定值的记录。

根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。

人机联系系统的自诊断功能。系统内各插件应具有自诊断功能，自诊、断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。

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中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 11-0000-02

随着我国经济的高速发展，电压等级和电网的规模日益增加，特别是随着计算机技术和通讯技术的飞速发展，为变电站自动化技术提供了相应的理论基础。变电站自动化监测系统为变电站和电网中一些问题的解决提供新的思路和解决方案，开拓和推动电力系统自动化技术的发展。

一、相关技术介绍

本文采用基于JAVA编程语言和SQL SERVER 2000数据库来进行变电站自动化监测系统的设计与实现。SQL SERVER 2000数据库充分地吸取了SQL SERVER7.0数据库的成功经验，并结合最新的计算机成果，很好地考虑了数据库应用背景的变化。SQL SERVER 2000数据库要实现的主要功能，包括三个方面：(1) 信息的统计、汇总等；(2) 信息的修改、添加和删除；(3) 信息浏览和查询。

本文采用模型-视图-控制结构（MVC），模型-视图-控制结构（MVC）是交互式应用程序广泛使用的一种体系结构，它有效地在存储和展示数据的对象中区分功能模块以降低它们之间的连接度。

JSP是Java Server Pages的缩写，是由SUN公司倡导，许多公司参与，于1999年推出的一种动态网页标准。JSP以Java技术为基础，具有动态页面与静态页面分离，能够脱离软件平台的束缚和编译后运行等优点，克服了ASP脚本级执行的缺点，因而逐渐成为Internet上的主流开发工具。

二、系统功能需求分析

变电站自动化监测系统架构图如图1所示。

\ 变电站自动化监测系统可以分为以下三个部分（1）前端监控点。前端监控点主要由视频服务器、摄像机（含快速球形摄像机等）、等主要设备组成。主要完成音、视频信号采集、视频信号处理和报警信号及环境量采集和控制工作。（2）传输网络。对于变电站自动化监测系统采用以太网传输方式：各变电站到监控中心的信道直接为以太网接口，光纤或微波传输设备直接提供以太网接口，各变电站的图像数据信号经过各级交换机、路由器和HUB上传至监控中心。（3）监控中心。主要由视频监控系统服务器、图像存储系统、监控客户终端等组成。主要完成现场图像接收和显示，用户登录管理和权限管理，摄像机和云台的控制，视频图像的存储、检索、回放、备份等。

三、系统功能实现

（一）实时数据采集及处理功能

通过间隔单元，变电站自动化检测系统采集来自CT、PT、配电装置保护、直流系统、所用电系统等生产过程的模拟量、数字量、脉冲量及温度量等，对所采集的输入量进行数字滤波、有效性检查、工程转换、故障判断、信号接点抖动消除、电度计算等加工，从而产生可供使用的电流、电压、有功功率、无功功率、电度、功率因数等各种实时数据，供数据库更新。

（二）图形处理功能

变电站自动化检测系统人机系统画面所显示的图形可以无级嵌套缩放、平移；当图形太大时，导航功能可以快速定位到某一点。回放功能可以以事件记录作为触发条件，去显示历史某一时刻的工况及状态。与工业电视（摄像）图像系统的链接，使无人操作变电站的功能得到了进一步的加强。

系统使用界面如图2所示。

\ 由图2可知，系统功能齐全，集成度高，具有动态IP功能；企业内部的所有电脑都可以看到图像，只要获得授权密码；公司领导出差在外时可以通过Internet观看视频图像；E-KAM网络摄像机可外接多型号的探测器,进行监控探测；全嵌入式硬件前端设备，不需要员工懂得或操作电脑上网，实现免维护；支持多种动态域名解析功能；可在本地端或远程端由网站提供的升级软件自行更新，在网络上就可以完成升级任务。

四、结束语

通过参考国内的CSC2000变电站综合自动化系统、BSJ-2200变电站计算机监控系统和RCS-9600变电站综合自动化系统，本文采用基于JAVA编程语言和SQL SERVER 2000数据库来进行变电站自动化监测系统的设计与实现。采用系统论的方法，构建了一个在变电站监测方面稳定、可靠、安全的系统，在数据分析上具有更好的科学性、高效性与智能性。

参考文献：

[1]孙毅.用VB, Matlab, SQL Server实现大气污染监测数据的判别分析[D].辽宁师范大学,2007

[2]王凯.大型钢厂能耗数据实时监测及查询系统[D].北京交通大学,2008

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一、前言

1980年在室内设计领域人们开始提出“智能家居”的构想[1]，该构想提出之初只是为实现对住宅内部的监控与管理。随着网络技术的发展，这一构想逐渐加入了网络通信、信息家电、设备自动化等内容。这一构想是将系统、结构、服务和管理融为一体，实现高效、安全、便利、环保的居住条件。

二、智能家居的概念

智能家居是指将家庭中的各种智能化设备如家用电器、通讯装置、家庭安防设备连接到家庭区域的智能化平台上，这一连接通过家庭总线技术实现。通过该连接对远程监控及管理家庭各项事务。实现智能家居的基础是家庭网络建设，主要联网方式为有线、无线两种。智能家居是实现对家庭照明系统、家电控制、安防的远程控制，使家居环境在无人的条件下得到管理。

三、智能家居系统的工作原理

智能家居系统中家庭网络终端是连接到PSTN上的，当用户通过家庭电话对家用电器进行控制时，web服务器接收到由浏览器传输来的信号，然后管理中心的主机系统将信号传输给网络终端，相关的家用电器接受来自网络终端的信号完成对家用电器的远程控制。控制完成后网络终端将控制后的信息传输到管理中心主机系统，管理中心将这一信息写入管理数据库，并将最终控制信息反馈到用户系统，如图1，智能家居控制系统工作流程图。

四、嵌入式技术在智能家居控制系统中的应用

（一）嵌入式语音识别在智能家居控制系统中的应用

大量词汇连续语音识别和小词表嵌入式语音识别是目前语音识别的两个方向，智能家居控制系统中主要运用的是小词表嵌入式语音识别[3]，主要体现在智能遥控、语音控制，儿童智能玩具等方面，由专门的硬件系统来保证小词表嵌入式语音识别的正常运行。首先对设备进行语言信号的输入，然后经过预处理及语言信息特征的提取得到一组能够反应该语段信息的信号模型，然后将该信号模型输入系统的语言信号模型库进行信号匹配，最后得出此次语言信号的控制结果，将该结果作用于所控制的设备。简单来说嵌入式语音识别的工作原理为：语言信号采集信号预处理信号特征提取模式匹配信号输出。

1.信号预处理。语言信号具有非平稳性，任何外界条件都会对信号产生干扰，比如气流、噪音等。在信号的预处理阶段要剔除这部分不在控制信号内的干扰用因素，提取正确的控制信号。

2.信号特征提取。通过对语音声学参数的计算，运用声学特征计算方法得出提取的语言信号中反映控制参数的信息。线性预测系数、线性预测倒谱参数及Mel倒谱系数为常用的三种语言信息控制参数。

（二）嵌入式技术在家庭安防系统中的应用

安全防护智能化及消防报警的自动化是智能家居控制系统中的重要组成部分[4]。当家中出现破门入室、火灾等紧急情况时安全防护系统及消防报警系统能够自动启动，保证家庭成员的快速安全撤离。在智能化防护与消防报警系统中，信号感应器位于室内当发生紧急情况比如火灾时，位于室内的信号接收器接收到烟雾信号，将信号经过处理分析后传输到管理中心，管理中心将信号传输到网络终端，由网络终端下达应变信号即向值班室发出警报同时由安装在室内的消防喷头喷水灭火。

（三）嵌入式技术在家电设备智能化中的应用。家电设备智能化是智能家居控制系统得以实现的前提。根据用户对于家电智能化的需求对家庭电器产品进行智能化控制，比如早晨伴随着优美的闹钟铃声床帘缓缓拉开，使住户在睁眼的一刻感受到清晨第一缕阳光的照射，此时早餐以悄无声息的准备，豆浆机正在准备鲜美的豆浆，面包机在烤面包等等。这一切的起始信号都是闹钟铃声，将各个电器连接在一个系统中，当闹钟铃声响起时，系统接收到这一信号，通过信号的传输与转换将控制信号输出作用于各个电器，实现清晨的智能化生活。

（四）嵌入式技术在家居智化管理中关于节能环保方面的应用。现在社会的发展使人们的节奏越来越快，在家中呆的时间越来越短，因此为了资源的节约对于家居智能化的控制越来越受到人们的重视，比如白天工作时间家里没人不需要开暖气但又怕晚回家时家里太冷，可以考虑远程控制，通过电话或电脑对家里的暖气系统进行控制，在回家前一小时将暖气开启，这样及节省了资源回家是有不至于太冷。再比如累了一天回家看看电视休息一下，此时房间内的灯光系统会根据用户需求调节出最适合的光线强度，电视机可以自动调节出于环境相匹配的模式等。这一系列智能化的信号基础都是用户的需要与感知。

五、结束语

家是温馨的代名词，但现在人们生活压力大、节奏快，已没有充足的时间去营造温馨的家庭氛围，同时越来越多的人选择独居生活，老年人无人照顾等问题使家庭生活接受着改革。智能家居控制系统发的产生与发展是网络社会带给我们的福音。营造温馨的氛围不再需要提前回家，对老人生活不放心也可以通过远程监控及其他的安全措施来保证他们的人身安全。家居智能化正在一步步走进我们的生活，即使现在不是每家都能系统化的享受智能化，也多多少少拥有智能化的家电。

参考文献：

[1]原林，于伸《嵌入式技术在智能家居控制系统中的应用》自动化技术与应用 2006年第25卷第1期；

[2]李新伟《智能家居检测与控制终端的研究与设计》山东大学硕士学位论文；