勞小鑒

（廣州理工學(xué)院 廣東 廣州 510540）

引言

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步對(duì)于電力資源的需求量不斷地增加，電能已經(jīng)成為了能源產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)了，所以對(duì)嵌入式智能電網(wǎng)電能信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，對(duì)保證電能系統(tǒng)的穩(wěn)定性，安全性，交互性具有非常重要的意義，對(duì)提升整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的水平作用重大。

1 嵌入式系統(tǒng)

該系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，并對(duì)軟件與硬件進(jìn)行了相應(yīng)的裁剪，在功能、外觀、消耗成本等方面有比較嚴(yán)格地要求，多被控制在機(jī)械設(shè)備的操作上，裝置設(shè)備的監(jiān)視上。該軟件系統(tǒng)被分為硬件的處理系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，主要的硬件設(shè)備是內(nèi)部的組件模板，控制裝置以及芯片，而軟件則是對(duì)實(shí)時(shí)任務(wù)進(jìn)行操控的各類(lèi)系統(tǒng)和軟件。

2 嵌入式智能電網(wǎng)電能信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 整體架構(gòu)的設(shè)計(jì)

在整體架構(gòu)的涉及上構(gòu)建了一個(gè)整體性的采集系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是采用智能電表、采集終端、主站、集中器共同組合分成。而分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)建，適應(yīng)性較強(qiáng)，可以適應(yīng)各種規(guī)模系統(tǒng)的應(yīng)用。而且各個(gè)系統(tǒng)之間是獨(dú)立存在的，可靠性很高，如果一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)了故障問(wèn)題，其他系統(tǒng)還可以正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，不會(huì)出現(xiàn)連帶問(wèn)題，這樣便于故障點(diǎn)的檢查與替換。而且多點(diǎn)多機(jī)并行的方式，可以形成一個(gè)相對(duì)高速且動(dòng)態(tài)化的采集系統(tǒng)，這樣可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)控與采集，相應(yīng)地響應(yīng)速度也會(huì)有所提升。該系統(tǒng)的主要服務(wù)對(duì)象既包括普通的用戶(hù)也包括特殊用戶(hù)。其中在普通用戶(hù)當(dāng)中，包括的是電力系統(tǒng)當(dāng)中的低壓居住用戶(hù)、低壓?jiǎn)蜗唷⑷喙ど逃脩?hù)、公用的關(guān)口計(jì)量點(diǎn)，配變關(guān)口計(jì)量點(diǎn)等。而特殊用戶(hù)指的是車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、市政施工管網(wǎng)、工廠(chǎng)專(zhuān)項(xiàng)等大型的變電用戶(hù)。還包括水電廠(chǎng)、發(fā)電廠(chǎng)、醫(yī)院、學(xué)校以及在建的小型樓盤(pán)等。在整體架構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要選擇合適的系統(tǒng)下行、上行通信方式，常見(jiàn)的下行通信方式有三種，一種是低壓載波通信方式，一種是RS485總線(xiàn)通信方式，還有一種是微功率通信方式。上行通信方式有光纖通信和WLAN通信。每一種通信方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需求選擇合適的方式。

2.2 信息采集終端的設(shè)計(jì)

在該研究當(dāng)中信息采集終端的設(shè)計(jì)是利用脈沖采集的方式實(shí)施的，這其中應(yīng)用到了電能表、微功率無(wú)線(xiàn)以及計(jì)量終端等通訊設(shè)備，并對(duì)多種用戶(hù)的計(jì)量終端當(dāng)中的信息進(jìn)行了全方面地采集。此外，還可以利用低壓載波，無(wú)線(xiàn)功率以及集中器等通訊設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，存儲(chǔ)和上傳，對(duì)指令站下方的通知進(jìn)行快速地接收。該系統(tǒng)在電能采集過(guò)程中具有采集電能信息，分類(lèi)存儲(chǔ)以及上傳等多項(xiàng)功能。而且終端手機(jī)用戶(hù)的信息被收集上來(lái)之后，由于用戶(hù)的種類(lèi)不同，采取的判斷條件也是不同的，所以對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)存儲(chǔ)和上傳是非常必要的。在對(duì)電能進(jìn)行采集和頻率的統(tǒng)計(jì)過(guò)程中，要堅(jiān)持每分鐘采集一次，每天統(tǒng)計(jì)一次。之后對(duì)其進(jìn)行定義，以文件格式的方式進(jìn)行用戶(hù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，對(duì)于每一個(gè)文件的存儲(chǔ)量進(jìn)行上限設(shè)置，大約滿(mǎn)足上限之后則可以完成采集的任務(wù)。

2.3 電子信息采集器的設(shè)計(jì)

在本文研究當(dāng)中信息采集器的設(shè)計(jì)利用到了電能信息采集終端系統(tǒng)，低壓載波技術(shù)，微功率無(wú)線(xiàn)技術(shù)等等，對(duì)信息實(shí)現(xiàn)了接受，分類(lèi)以及存儲(chǔ)等，對(duì)電能進(jìn)行了區(qū)域性地集中整合。集中器軟件應(yīng)用的是算法加密技術(shù)，而且可以進(jìn)行諧波分析。該系統(tǒng)的主要功能包括以下幾個(gè)方面：可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)電能數(shù)據(jù)、主站指令的通知以及轉(zhuǎn)發(fā)；集中器在人機(jī)互換，安全交互、通訊方面、諧波分析方面具有非常重要的功能。

2.4 電能信息采集主站的設(shè)計(jì)

首先，對(duì)采集主站物理架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中需要單獨(dú)進(jìn)行組網(wǎng)，這主要是因?yàn)樗奈锢斫Y(jié)構(gòu)是通過(guò)前置采集、數(shù)據(jù)庫(kù)、防火墻、通信接口等相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組合而成，各個(gè)模塊之間進(jìn)行信息的鏈接。其次，系統(tǒng)電能采集流程的設(shè)計(jì)。這一部分涉及到了前置采集服務(wù)的各類(lèi)規(guī)約，通訊接口以及各式的接入信道等等。而前置采集接口服務(wù)器的響應(yīng)可以對(duì)多個(gè)客戶(hù)端進(jìn)行強(qiáng)求，之后將先接受到的請(qǐng)求存儲(chǔ)到請(qǐng)求隊(duì)列當(dāng)中，隨后將其位移到任務(wù)調(diào)度隊(duì)列中進(jìn)行規(guī)約的解析。在結(jié)束報(bào)文的編寫(xiě)之后，通信接口服務(wù)器就會(huì)利用物理信道進(jìn)行采集信息請(qǐng)求的傳輸。在請(qǐng)求返回之后，通訊接口服務(wù)器就會(huì)將反饋的文件納入到協(xié)議反饋隊(duì)列當(dāng)中去。這些，對(duì)于保證電能采集系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重要的意義。在采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也是極為關(guān)鍵的，需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)器，就一般情況而言，兩臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器可以滿(mǎn)足基本的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，數(shù)據(jù)服務(wù)器和磁盤(pán)存儲(chǔ)合起來(lái)，可以設(shè)計(jì)出SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)。儲(chǔ)存系統(tǒng)中，可以在存儲(chǔ)引擎上安裝不同的應(yīng)用，然后通過(guò)鏡像原理進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)操作在主機(jī)上的同步運(yùn)行，而且這樣還可以保證在特殊情況的時(shí)候，儲(chǔ)存系統(tǒng)自動(dòng)切換，確保數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了智能電網(wǎng)的構(gòu)建，新一輪的配電網(wǎng)改造工程也正在實(shí)施當(dāng)中，電能信息采集系統(tǒng)的實(shí)施是必然趨勢(shì)，也必將在未來(lái)的智能電網(wǎng)當(dāng)中發(fā)揮重要的作用。以上對(duì)于嵌入式智能電網(wǎng)電能信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探索，從整體架構(gòu)的設(shè)計(jì)、信息采集終端的設(shè)計(jì)、電子信息采集器的設(shè)計(jì)、電能信息采集主站的設(shè)計(jì)進(jìn)行了具體地闡述，希望能夠給相關(guān)研究提供微薄的幫助。