嵌入式在電力系統(tǒng)中的應用

嵌入式技術在電力行業(yè)中的應用進展前言嵌入式技術的定義，特點及發(fā)展嵌入式技術在電力系統(tǒng)中應用嵌入式技術在未來電力系統(tǒng)中的應用結語0前言在21世紀的今天，我們的生活已經(jīng)離不開電能。電力系統(tǒng)，作為電能生產(chǎn)，傳輸?shù)钠脚_，需要滿足可靠性，靈活性和經(jīng)濟性的要求。隨著一次能源的消耗及科技的發(fā)展，智能電力系統(tǒng)的提出，通過最少的損耗，最全面的信息反饋以及最快的故障處理速度來應對未來的挑戰(zhàn)。而嵌入式技術作為21世紀應用范圍最廣的技術之一，已經(jīng)成為電力系統(tǒng)控制和監(jiān)控不可缺少的技術之一，在智能電力系統(tǒng)的發(fā)展當中擔任怎樣的角色，我們拭目以待。1嵌入式技術的定義，特點及發(fā)展1.1嵌入式系統(tǒng)的定義方法有很多，主要的兩種定義方式有兩種。第一種定義：根據(jù)國際電器和電子工程師協(xié)會（IEEE）的定義，嵌入式“就是控制、監(jiān)視或者輔助設備、機器和車間運行的裝置”，原文未devicesusedtocontrol,monitor,orassistertheoperationofequipment,machineryorplants。(根據(jù)它的應用來定義)第二種定義：嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件和硬件和剪裁適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專業(yè)計算機系統(tǒng)。(根據(jù)它的組成來定義)根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的復雜程度，可以將嵌入式系統(tǒng)分為以下四類1.單個微處理器

這類系統(tǒng)可以在小型設備中找到。這類設備是供應商根據(jù)設備的用途來設計的。這類設備受Y2K影響的可能性不大。2.不帶計時功能的微處理器裝置

這類系統(tǒng)可在過程控制、信號放大器、位置傳感器及閥門傳動器等中找到。這類設備也不太可能受到Y2K的影響。但是，如果它依賴于一個內部操作時鐘，那么這個時鐘可能受Y2K問題的影響。

3.帶計時功能的組件這類系統(tǒng)可見于開關裝置、控制器、電話交換機、電梯、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、醫(yī)藥監(jiān)視系統(tǒng)、診斷及實時控制系統(tǒng)等。它們是一個大系統(tǒng)的局部組件，由它們的傳感器收集數(shù)據(jù)并傳遞給該系統(tǒng)。這種組體可同PC機一起操作，并可包括某種數(shù)據(jù)庫(如事件數(shù)據(jù)庫)。

4.在制造或過程控制中使用的計算機系統(tǒng)對于這類系統(tǒng)，計算機與儀器、機械及設備相連來控制這些裝置的工作。這類系統(tǒng)包括自動倉儲系統(tǒng)和自動發(fā)貨系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，計算機用于總體控制和監(jiān)視，而不是對單個設備直接控制。過程控制系統(tǒng)可與業(yè)務系統(tǒng)連接1.2嵌入式系統(tǒng)的應用1．工業(yè)控制：

目前，基于嵌入式系統(tǒng)的工業(yè)自動控制設備已經(jīng)得到了普遍的應用，如工業(yè)過程控制、數(shù)字機床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設備監(jiān)測、石油化工系統(tǒng)。隨著技術的發(fā)展，32位、64位的處理器正在逐漸成為工業(yè)控制設備的核心，在未來幾年內必將獲得長足的發(fā)展。2．交通管理：

在車輛導航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務方面，嵌入式系統(tǒng)技術已經(jīng)獲得了廣泛的應用，內嵌GPS模塊，GSM模塊的移動定位終端已經(jīng)在各種運輸行業(yè)獲得了成功的使用。目前GPS設備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以隨時隨地找到你的位置。3．信息家電：

這將稱為嵌入式系統(tǒng)最大的應用領域，冰箱、空調等的網(wǎng)絡化、智能化將引領人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過電話線、網(wǎng)絡進行遠程控制。在這些設備中，嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。4．家庭智能管理系統(tǒng)：

水、電、煤氣表的遠程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實現(xiàn)更高，更準確和更安全的性能。目前在服務領域，如遠程點菜器等已經(jīng)體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢2.1用于SCADA2.2用于電費計量2嵌入式技術在電力系統(tǒng)中應用2.3用于電力系統(tǒng)的繼電保護2.4在變電站通信系統(tǒng)中的應用2.1用于SCADA

SCADA系統(tǒng)的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調節(jié)以及各類信號報警等各項功能,即我們所知的"四遙"功能。RTU(遠程終端單元),FTU(饋線終端單元)是它的重要組成部分。其中的RTU(遠程終端單元)就是典型的嵌入式系統(tǒng)，位于變電站的運動裝置，它主要負責采集檢測和儲存所在設施的電力運行狀態(tài)的各種參數(shù),向遠端的調度中心發(fā)送重要電力參數(shù),并執(zhí)行遠端調度中心發(fā)往所在設施的調度及控制命令。在現(xiàn)今的變電站綜合自動化建設中起了相當重要的作用。

隨著我國電網(wǎng)運行水平的不斷提高,各級調度中心為達到更精準的可控性,對信息通信的能力提出了更高的要求。為提高可靠性,增加了對無人值班的智能模式等新功能的要求。網(wǎng)絡化、智能化、多功能化成為電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)發(fā)展的必然要求和趨勢。嵌入式系統(tǒng)以它獨特的性能優(yōu)點，剛好可以滿足這方面的要求。2.2用于電費計量

電能已經(jīng)每家每戶都在使用，電費的計量是電力系統(tǒng)的不可或缺的一部分。電力系統(tǒng)不斷發(fā)展對電費計量提出了更高的要求。電力市場條件下需要建立一套有效而可靠的電能計量、統(tǒng)計、分析、考核和交易系統(tǒng)。信息時代的電能計量系統(tǒng)要求局端中心站與站端RTU通過IP協(xié)議互聯(lián),站端RTU支持TCP/IP協(xié)議,并且實現(xiàn)智能化儀表計量。由于Linux優(yōu)秀的網(wǎng)絡支持,可移植性好,強大的開發(fā)工具和環(huán)境,開發(fā)智能模塊相對容易,能夠很好地實現(xiàn)在智能化電子儀表和RTU中應用嵌入式實時Linux這個目標。以前人工抄表方式難以保迅速地獲取電費數(shù)據(jù),通過有線或無線通信來實現(xiàn)智能抄表是解決這個問題很好的途徑,而無線通信方案相對效果更好。嵌入式Linux的無線網(wǎng)絡功能強大,能夠為無線自動抄表系統(tǒng)提供良好的支持。

2.3用于電力系統(tǒng)的繼電保護

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，結構也越來越復雜。在整個電力系統(tǒng)中，由于人為或大自然的因素，發(fā)生各種各樣的故障，往往導致系統(tǒng)運行不正常。一旦出現(xiàn)這些狀況，保護系統(tǒng)將會使斷路器跳閘或發(fā)出報警，自動、迅速和有選擇地切除故障組件，使電力系統(tǒng)免遭損壞。隨著計算機技術的發(fā)展，基于嵌入式實時操作系統(tǒng)的微機保護裝置將是電力系統(tǒng)微機保護的主要發(fā)展方向。微機保護的主要部分是嵌入式系統(tǒng)，用于分析計算電力系統(tǒng)的有關電氣量和判定系統(tǒng)是否發(fā)生故障，然后決定是否發(fā)出跳閘信號。此外，微機保護系統(tǒng)還具有相關監(jiān)控和操作程序，輸出信息記錄，以供運行人員操作參考。采用嵌入式系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)相比的優(yōu)點。1.靈活性強

2.綜合判斷能力強3.性能穩(wěn)定可靠

4.微機保護利用微機的記憶功能5.優(yōu)越的工藝結構條件

6.使用方便等優(yōu)點。2.4在變電站通信系統(tǒng)中的應用

操作系統(tǒng)（RTOS）的出現(xiàn)并逐漸成熟，人們利用RTOS提供的服務,建立起以太網(wǎng)，為變電站通信系統(tǒng)提供了高效的實時多任務調度、中斷管理、實時的系統(tǒng)資源以及實時的任務間通信。變電站內部數(shù)據(jù)由智能電子設備測得。每個智能電子設備都配置一嵌入式以太網(wǎng)接口，將該設備作為一以太網(wǎng)節(jié)點直接連到以太網(wǎng)上。嵌入式以太網(wǎng)是基于微控制器／微處理器的軟、硬件環(huán)境的，使用的網(wǎng)絡協(xié)議族（如TCP/IP）內嵌在RTOS之中，因而使其應用于工業(yè)控制領域大為方便。3嵌入式技術在未來電力系統(tǒng)中的應用3.1在智能電網(wǎng)中的應用展望

前高性能、可靠穩(wěn)定的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用在發(fā)電、變電、送電控制及檢測的各個環(huán)節(jié)。發(fā)電廠值班員、電力調度員通過內嵌微機電路的等離子、液晶投影機的屏幕得到實時的信息反饋，大量基于嵌入式系統(tǒng)的終端設備采集數(shù)據(jù)、運行事件信息，通過同樣基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字電力載波機、數(shù)字微波機及SDH\PDH光纖網(wǎng)絡傳到ATM交換機，再通過基于嵌入式系統(tǒng)的路由器、交換機、網(wǎng)卡構成的INTERNET送到控制室。

智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的本質區(qū)別在于，它的供方的大部分來自分布式微電源點，而它的需方，則是在需求強度與價格規(guī)則的雙向約束下形成的負荷趨勢。智能電網(wǎng)改造的實質性的第一步，就是更換成智能電表，實現(xiàn)分時計費和價格互動。這就需要嵌入式系統(tǒng)的介入，改善傳統(tǒng)手抄式的計費方式，雖然現(xiàn)在已經(jīng)有一部分智能電表的出現(xiàn)以及應用，但是離實現(xiàn)分時計費與價格互動仍有一定的差距。3.2在智能變電站中的應用展望

智能變電站是采用先進、穩(wěn)定的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能，實現(xiàn)與相鄰變電站、電網(wǎng)調度等互動的變電站.在信息采集、測量等功能中