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嵌入式系統在電力電氣中的應用人機界面設計

  嵌入式系統在電力電氣中的應用人機界面設計
  電氣電力系統遠動終端電力系統是由發電廠、變電所、輸電網、配電網和用戶的用電設備等組成,并由調度控制中心對所轄系統的運行進行分層管理。對電力系統生產過程實行監控。如按地域的遠近,可分為近程監控和遠程監控兩大類。調度中心要對電力系統中分布地域遼闊的發電廠、變電所等進行的監控屬于遠程監控?,F代的電力系統,調度控制中心需要采集和處理的數據數量多,實時性要求高。
遠動系統可以為調度控制中心采集實時數據,實現對發電廠或變電站運行工況的監視和控制,因此它是電力系統調度自動化的基礎。電力系統遠動的主要任務是:將表征電力系統運行狀態和各發電廠和變電所的有關實時信息采集到調度控制中心;把調度控制中心的命令發往發電廠和變電所,對設備進行控制和調節。遠動系統或稱監控和數據采集系統(sCADA)把調度控制中心和發電廠、變電所聯系起來,一側是調度端,另一側是廠站端。從監控的角度來看,一側是監控端,另一側是被控端。廣義而言,對其它站實現遠程監控的站,稱為監控站或主站MS,受主站監控的站稱為被控站或分站,子站。在被控站內按規約完成遠動數據采集、處理、發送、接收以及輸出執行等功能的設備。
  電力通信服務器的研究意義通信服務器又稱通訊管理機或智能規約轉換器。主要用于各種繼電保護裝置及其它智能設備(IED)的集中管理以及進行通訊規約的轉換。通過多種類型的標準通信接口與繼電保護、電度表、直流屏等裝置進行數據通訊。
  在電力自動化系統的建設中,通信非常重要,貫穿于整個建設過程。要實現數據和命令的及時、快速傳遞,通信又是實施電力自動化的基礎,因此實施電網自動化必須解決好通信的問題,做好總體規劃的設計工作,確保能準確地在電力終端設備與電力自動化系統主站之間進行數據通信和數據交換。隨著通信技術的發展,可供選擇的通信手段很多,由于電力自動化遠動終端數據非常龐大,因此在滿足可靠性的基礎上如何降低造價,形成最合理的配置,便于推廣,顯得十分重要。由于現場智能設備的多樣性和多變性,通信服務器整體方案設計的開放性和靈活性就變得非常重要。對于用戶來說,開放的系統,靈活的配置將有利于利用已有的軟硬件資源,節省投資。而對于開發者來說,要針對不同級別的用戶設計不同規模、不同容量的系統方案。
  理論意義現代的電力系統調度控制中心需要采集和處理的數據數量多,實時性要求高。遠動系統終端(R1哪)采集覆蓋電網的信息,要求實現實時數據的采集、電網實時運行狀態的監視、實現遠程控制與調節、自動化系統運行狀態監視等功能。為了實現電力信息多點精確采集、高速計算、快速規約轉換、人機界面友好性等,高性能的嵌入式處理器ARM顯示出強大的優勢。ARM微處理器采用RISC架構,體積小、低功耗、低成本、高性能;支持Thumb(16位),_堰M(32位)雙指令集,能很好地兼容8位和16位器件;大量使用寄存器,指令執行速度更快:大多數據操作都在寄存器中完成;尋址方式靈活簡單,執行效率高;指令長度固定。ARM9系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能,5級整數流水線,指令執行效率更高;提供1.1MIPS,MHz的哈佛結構;支持32位的高速AMBA總線接口;全性能的MMU,支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多種主流嵌入式操作系統〔嵌入式Linux操作系統的應用,推動了系統開發進程,通過對用戶提供各種API來對嵌入式系統進行有效的管理。嵌入式Linux擁有諸多特點,完全開放源代碼、開發成本低、支持豐富的實用軟件和開發軟件,強大的網絡功能,方便實現遠程維護通。
  應用價值嵌入式技術在電力系統中的應用有著悠久的歷史,廣泛地用于數據采集、數據處理等各個領域,其中較為典型的是數據采集與監控(SCADA)、微機保護、暫穩控制(自動裝置)、電能量計費等方面。隨著電力市場新環境的逐步建立,可以預計嵌入式技術在電力系統中應用的前景將更加廣闊。高性能、低功耗、高性價比的ARM9處理器與嵌入式Linux操作系統的強強聯手,必將為電力系統自動化設備的技術革新帶來新的生機,目的在于提高電力通信服務器實時性能、網絡性能、人機界面優化性能等。
  嵌入式系統的定義及特點嵌入式系統的定義可以描述為:以應用為中心,軟硬件可裁減的,適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關支撐硬件、嵌入式操作系統及應用軟件系統等組成。在嵌入式系統中,操作系統和應用軟件集成于計算機硬件系統中,即系統的應用軟件與系統的專用硬件一體化。它是集軟硬件于一體的可獨立工作的“器件”。
  與通用計算機系統相比較,嵌入式系統具有如下特征舊:專用的嵌入式CPU。嵌入式的CPU一般具有低功耗,體積小,集成度高等特點,能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務集成在芯片內部,從而有利于嵌入式系統設計趨于小型化,移動能力大大增強,與網絡的耦合也越來越緊密。多種技術的結合體。嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業的具體應用相結合后的產物。軟硬件的相互依賴性。嵌入式系統的專用性決定了它的設計目標是單一的,軟件與硬件的依賴性強,因而一般軟硬件要進行協同設計,以求達到共同預定的功能,并滿足性能、成本和可靠性目標。嵌入式計算機系統大多數是實時控制系統。例如工業儀器、控制裝置、軍用設備等。嵌入式系統本身不具備自開發能力,即使設計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進行修改的,必須有一套開發工具和環境才能進行開發。

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