浅析计算机网络技术在现代电力自动化系统中的应用

李歆雨

重庆大学电气工程学院，重庆 400044

自进入21世纪以来，在社会经济稳健发展的背景下，计算机网络技术日趋成熟，被广泛应用于各个领域，尤其是电力行业，其是实现配电自动化及调度自动化的核心技术手段，一定程度提高电力系统运行效率，确保电能生产质量不受其他因素影响，为节能减排作出杰出贡献，客观上要求相关电力企业加快电力系统信息化建设进程，积极开展应用系统及基础网络建设，侧重于研究电力自动化系统应用计算机网路技术的要点。由此可见，计算机网络技术能推动现代电力自动化系统建设进程，能降低企业人力劳动成本投入，更能最大限度地满足企业节能降耗的要求，为企业赢得更多的经济效益及社会效益，是保证现代电力自动化系统运行安全性及可靠性的主要技术手段。鉴于此，本文针对现代电力自动化系统应用计算机技术的研究具有重要现实意义。

1 现代电力自动化系统应用计算机网络技术的必要性

一般说来，电力系统由配电网络、输电网络及配电站共同组成，是一项具有复杂性及庞大性等鲜明特点的系统工程，其涉猎内容及猎范围相对广泛，而如何保证系统运行安全性及持续性，研发出电力自动化成为迫在眉睫的工作任务。同时，电力自动化系统是计算机网络技术应用于电力行业的主要体现，其技术内容涵盖系统元件自动安全保护、运行状态自动监测、生产过程自动监测及调节、网络信息传输等方面内容，着重强调保证供电电能质量，消除影响电力系统运行持续性、安全性及稳定性的风险因素，为电力企业赢得更多的经济效益及社会效益。

电力自动化系统发展与电力行业中各项技术变革均无法脱离计算机网络技术的支持，是技术集成发展的结果。深受社会进步及经济发展的影响，社会对于电力系统运行安全及电能生产质量的要求更为具体，而将计算机网络技术与电力系统相结合能增强其自动化程度，更符合社会经济发展需求，客观上填补电能生产需求缺口。同时，将电力自动化系统与计算机网络技术相结合，有助于实现控制开关、状态监测、状态检修、计算处理及数据采集，大大减轻作业强度，进一步提高电能生产效率确保其生产质量，极大程度上推动电网运行模式变革进程。

2 计算机网络技术应用的关键点分析

现代电力自动化系统以监控领域为计算机网络技术的主要应用领域，主要通过单片机系统程序提前预定操作模式，基本实现监控设备保护智能化，待单片机上电复位后，向设备运行主程序发出识别命令及解释命令，以达到获取命令子程序模块入口的目标。同时，从监控设备角度来看，技术人员必须初始化处理单片机及其外部设备，再返回获取单片机开放系统的检测结果，期间不出现中断现象可继续等待。针对出现中断命令的情况必须遵守命令要求，选择适宜调用的子程序模块，例如：数据处理、人机对话及RS-485等。此外，完成所有操作后，检测系统自行返回保护主程序接入后续命令，直至计算机自动关机。

为了确保自动化系统中电力设备处于安全可靠运行状态，技术人员必须设置自检功能程序，便于及时发现硬件问题，满足自动停止运行的要求迅速反应发出警报，待主程序初始化结束后选择适宜的作业方式，尤其是确定外围器件初始值。同时，受单片机要求相对宽泛的影响，本次研究倾向于选择Atmegal单片机为研究主体对象，以达到实现智能化保护监控设备的目标。由于Atmegal单片机经初始化处理后I/O配置数量多且I/O功能多样，必须初始化处理I/O口，以达到保证设备处于正常运行的目标。其中，单片机初始化可分为外部存储器接口初始化、USART串口初始化及SPI串口初始化3个部分。

现代电力自动化系统中智能化保护监控设备在RS-485通信时倾向于使用USART串口，并且深受USART串口工作模式为异步通信的影响，充分发挥寄存器的作用且默认设置其为初始值。值得注意的是，void usrt init(void)//USART串口在初始化期间，涉及的工作方式为“UCSRA=OXOO、UCSRB=OXOO、UCSRC=OX86//、UBRRL=47、UBRRH=OXOO//设 定 波 特 率 ：9.6K、UCSRB=OX58//开放中断位且允许中断请求”。从其工作方式可以发现，UCSRA、UCSRC、UCSRB都属于控制寄存器。状态寄存器，在初始化的基础上，进一步对USART工作状态加以明确，选择UBRR端口设置波特率，然后开放中断请求，允许终端向子程序调用命令接入。

利用Atmegal28当中SPI串口的功能，将其和电能计量芯片ATT7022连接，便能够使数据实现同步传输。其中，SPI由2个移位寄存器及1个时钟发生器共同组成。为了实现SPI串口初始化，相关技术人员提前安装端口向数据方向寄存器（英文简称RDRB）及端口数据寄存器（英文简称PORTB）实现设置MOSI、SS、SCK及MISO，进一步对SPCR进行设置，同时对MSTR进行设置，使主机模式得到有效实现。除此之外，把CPHA位和CPOL位设置为“01”，并将SPI状态寄存器清空，确保工作模式的有效。

由于中断外部信号无法脱离中断信号控制寄存器的作用，即提前设置EICRA及EICRB，客观上要求技术人员待寄存器外部中断被屏蔽后基本完成外部中断，并且外部设备初始化设置（例如：ADC初始化、LDC初始化及时钟初始化等）完全依赖初始化寄存器。由此可见，初始化设置效果与系统外部设备是否处于正常运行状态存在着密切联系，对于实现基本功能具有不可比拟的积极作用。同时，单片机接口数量繁多，以ATT7022单片机为例，其访问接口是外部存储器结构的主要组成部分，客观上要求技术人员提前初始化处理单片机外部存储器接口，规避操作失误等问题。其中，外部设备接口可分为锁存信号、读锁存信号、写使能信号及地址总线兼数据总线。

3 现代电力自动化系统应用计算机网络技术的发展趋势

3.1 智能化电网建设

现代化智能化电网建设无法脱离计算机网络技术的支持，对于实现电力系统管理自动化及控制自动化具有不可比拟的积极作用，而智能化电网往往以全自动操作模式为基础，基本实现管理区域内全面监控电力系统运行状态，能帮助技术人员监测处理电网运行时所出现的安全隐患、安全事故及相关问题，大大提高电力系统运行、维护及控制的能力。由此可见，智能化理念逐渐被应用于变电管理及电力自动化等领域，一定程度上有效控制人力成本投入。同时，智能化电网建设无法脱离计算机网络技术的支持，尤其是智能电网中实时通信系统，有助于建设电力通信网络平台。

3.2 计算机视觉技术

由于视屏技术及红外成像技术被广泛应用于电力系统等技术领域，促使电力系统对图像信息处理的要求日趋严格，而图像分析及图像处理要求较高，促使部分信息解析处理无法脱离计算机技术的支持。同时，传统人工分析法已无法满足电力系统检测复杂图像数据的要求，并且信息分析处理时间要求相对短暂，极个别图像收集后1 μ s内必须完成分析过程。一旦出现电力系统问题则必须于1 μ s内完成处理，而处理时间过长则存在引发不可预估性电力事故的可能性。由此可见，电力系统中应用图像识别技术能优化图像分析工作流程促使其向智能化方向转变，提高系统直观性及电网处理运行速度，有利于保证电网调度运行效果。

4 结语

通过本文探究，认识到将计算机网络技术与电力自动化系统相结合，能够推动现代电力系统自动化发展进程，更明显提高电力系统运行作业效率，对于保证电能生产质量具有不可比拟的积极作用，符合国家规定的节能减排政策要求，客观上促使电力行业向高效、节能及绿色等方向转变，是智能化电网的发展趋势。总而言之，构建智能化电力网络无法脱离计算机网络技术的支持，而计算机网络技术大大提高电力系统运行自动化程度，对于提高信息化管理水平促进现代化电力系统发展具有不可比拟的积极作用。