【摘要】：伴隨嵌入式系統(tǒng)被深入研究和應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)將向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、規(guī)范化、集成化等方向逐漸發(fā)展。本文主要針對(duì)嵌入式系統(tǒng)在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集測(cè)量、電能質(zhì)量監(jiān)控、電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償、諧波抑制和繼電保護(hù)中的應(yīng)用狀況和發(fā)展前景進(jìn)行一些探討。
　　【關(guān)鍵詞】：嵌入式系統(tǒng)；處理器；操作系統(tǒng)；電力系統(tǒng)
　　引言
　　電力系統(tǒng)是一個(gè)偌大的、瞬變的多輸入輸出系統(tǒng)，各重要節(jié)點(diǎn)的電壓、電流等參數(shù)都對(duì)整個(gè)系統(tǒng)安全起著關(guān)鍵作用，為了保證其安全運(yùn)行，有效的工作，必須要實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的不正常狀態(tài)及故障狀態(tài)，快速地進(jìn)行控制和處理。電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制的參數(shù)要求實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，不僅包括頻率、電壓、電流、有功、無(wú)功、諧波分量、序分量等，還有些采集的特征量頻率變化快而且復(fù)雜，如暫態(tài)突變量、高頻的故障行波等，普通的采集處理方法數(shù)據(jù)流量小、靈活性差，對(duì)多路進(jìn)行采樣計(jì)算時(shí)就會(huì)顯得吃力，甚至難以實(shí)現(xiàn)。為了克服以上不足，適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的要求，將嵌入式平臺(tái)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中來(lái)，充分發(fā)揮其快速?gòu)?qiáng)大的運(yùn)算和處理能力，以及并行運(yùn)行的能力，滿足了電力系統(tǒng)監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和處理算法的復(fù)雜性等更高的要求，并為不斷發(fā)展的新理論和新算法應(yīng)用于電力系統(tǒng)的實(shí)踐奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
　　1嵌入式系統(tǒng)
　　1.1嵌入式系統(tǒng)的定義
　　嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可剪裁，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用軟件等部分組成。用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視和管理等功能，它通常嵌入在主要設(shè)備中運(yùn)行。
　　1.2嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)發(fā)展階段
　　嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)至今已經(jīng)有30多年的歷史，近幾年來(lái)，計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子的一體化趨勢(shì)日益明顯，嵌入式技術(shù)已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。縱觀嵌入式技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，大致經(jīng)歷4個(gè)階段：
　　第一階段是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)，具有與監(jiān)測(cè)、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。
　　第二階段是以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。
　　第三階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。
　　第四階段是以Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。
　　嵌入式系統(tǒng)技術(shù)日益完善，32位微處理器在該系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位，嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)從簡(jiǎn)單走向成熟，它與網(wǎng)絡(luò)、Internet結(jié)合日益密切，因而，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用將日益廣泛。
　　2嵌入式處理器
　　嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類(lèi)型的嵌入式處理器，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界嵌入式處理器的品種已有上千種之多。其中，我們最為熟悉的是8051和68H結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。嵌入式系統(tǒng)的處理器可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是采用通用計(jì)算機(jī)的CPU為處理器，如X86系列；另一類(lèi)為微控制器和DSP，微控制器具有單片化、體積小、功耗低、可靠性高、芯片上的外設(shè)資源豐富等特點(diǎn)，成為嵌入式系統(tǒng)的主流器件。
　　當(dāng)前，嵌入式系統(tǒng)處理器的發(fā)展趨勢(shì)主要采用32位嵌入式CPU，其主流系列有ARM（包括Intel公司的strongARM和XS－cale）、MIPS和SH三大系列。嵌入式系統(tǒng)CPU的另一類(lèi)型為DSP。當(dāng)前，DSP處理器的典型結(jié)構(gòu)是單片化嵌入式DSP，如TI公司的TMS320系列；另一類(lèi)是在通用CPU或單片系統(tǒng)中增加DSP協(xié)處理器，如Intel公司的MCS-296等。
　　3嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　一般情況下，對(duì)于電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和電力調(diào)度系統(tǒng)，數(shù)據(jù)量都大，可靠性要求也高，有的還需要實(shí)時(shí)性，所以必須采用以計(jì)算機(jī)為主的監(jiān)控系統(tǒng)才能滿足要求，一般采用分層分布開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)功能主要有數(shù)據(jù)采集與通訊、顯示與監(jiān)視、故障診斷與報(bào)警、自動(dòng)發(fā)電控制、自動(dòng)電壓控制、機(jī)組和斷路器的控制、事故順序記錄、水流量計(jì)算、培訓(xùn)仿真等，其中，以下幾點(diǎn)是非常重要的：
　　（1）數(shù)據(jù)采集：對(duì)電廠生產(chǎn)過(guò)程的各種數(shù)據(jù)量、模擬量、狀態(tài)量等進(jìn)行自動(dòng)采集，并把采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)整理。
　　（2）數(shù)據(jù)處理：根據(jù)各種工況的要求和工作模式，對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，按照各程序進(jìn)行控制、監(jiān)視、定值給定和最佳運(yùn)行。
　　（3）數(shù)據(jù)通訊：與調(diào)度中心或控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，把電廠運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)傳送給調(diào)度中心相關(guān)人員。這種分布開(kāi)放式系統(tǒng)可完全滿足高效率、高利用率、最大靈活性、良好的兼容性以及安全可靠和抗干擾能力強(qiáng)的要求。
　　4嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)
　　嵌入式平臺(tái)主要完成以下功能：對(duì)電壓、電流等信號(hào)進(jìn)行采樣，A/D轉(zhuǎn)換；對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，得出各種監(jiān)測(cè)指標(biāo)參數(shù)；將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成遵循TCP/IP協(xié)議的形式，然后上傳到Internet上。工作人員可以通過(guò)Internet實(shí)時(shí)瀏覽在線監(jiān)測(cè)信息。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分存儲(chǔ)大量歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用掉電保護(hù)設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)掉電情況下數(shù)
　　據(jù)不會(huì)丟失。嵌入式平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)
　　如圖1所示。
　　
　　圖1嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)
　　5結(jié)束語(yǔ)
　　本文只是嵌入式平臺(tái)和DSP技術(shù)在電力系統(tǒng)部分領(lǐng)域中應(yīng)用的一個(gè)簡(jiǎn)單介紹和探索。緊跟嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的新發(fā)展，將最新的技術(shù)融入電力理論和實(shí)際應(yīng)用中，使我國(guó)電力系統(tǒng)能在某些方面走向世界前列。
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