嵌入式在电力系统中的应用

嵌入式技术在电力行业中的应用进展前言嵌入式技术的定义，特点及发展嵌入式技术在电力系统中应用嵌入式技术在未来电力系统中的应用结语0前言在21世纪的今天，我们的生活已经离不开电能。电力系统，作为电能生产，传输的平台，需要满足可靠性，灵活性和经济性的要求。随着一次能源的消耗及科技的发展，智能电力系统的提出，通过最少的损耗，最全面的信息反馈以及最快的故障处理速度来应对未来的挑战。而嵌入式技术作为21世纪应用范围最广的技术之一，已经成为电力系统控制和监控不可缺少的技术之一，在智能电力系统的发展当中担任怎样的角色，我们拭目以待。1嵌入式技术的定义，特点及发展1.1嵌入式系统的定义方法有很多，主要的两种定义方式有两种。第一种定义：根据国际电器和电子工程师协会（IEEE）的定义，嵌入式“就是控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”，原文未devicesusedtocontrol,monitor,orassistertheoperationofequipment,machineryorplants。(根据它的应用来定义)第二种定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件和硬件和剪裁适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专业计算机系统。(根据它的组成来定义)根据嵌入式系统的复杂程度，可以将嵌入式系统分为以下四类1.单个微处理器

这类系统可以在小型设备中找到。这类设备是供应商根据设备的用途来设计的。这类设备受Y2K影响的可能性不大。2.不带计时功能的微处理器装置

这类系统可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到。这类设备也不太可能受到Y2K的影响。但是，如果它依赖于一个内部操作时钟，那么这个时钟可能受Y2K问题的影响。

3.带计时功能的组件这类系统可见于开关装置、控制器、电话交换机、电梯、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等。它们是一个大系统的局部组件，由它们的传感器收集数据并传递给该系统。这种组体可同PC机一起操作，并可包括某种数据库(如事件数据库)。

4.在制造或过程控制中使用的计算机系统对于这类系统，计算机与仪器、机械及设备相连来控制这些装置的工作。这类系统包括自动仓储系统和自动发货系统。在这些系统中，计算机用于总体控制和监视，而不是对单个设备直接控制。过程控制系统可与业务系统连接1.2嵌入式系统的应用1．工业控制：

目前，基于嵌入式系统的工业自动控制设备已经得到了普遍的应用，如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。随着技术的发展，32位、64位的处理器正在逐渐成为工业控制设备的核心，在未来几年内必将获得长足的发展。2．交通管理：

在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。3．信息家电：

这将称为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里，也可以通过电话线、网络进行远程控制。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。4．家庭智能管理系统：

水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势2.1用于SCADA2.2用于电费计量2嵌入式技术在电力系统中应用2.3用于电力系统的继电保护2.4在变电站通信系统中的应用2.1用于SCADA

SCADA系统的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,即我们所知的"四遥"功能。RTU(远程终端单元),FTU(馈线终端单元)是它的重要组成部分。其中的RTU(远程终端单元)就是典型的嵌入式系统，位于变电站的运动装置，它主要负责采集检测和储存所在设施的电力运行状态的各种参数,向远端的调度中心发送重要电力参数,并执行远端调度中心发往所在设施的调度及控制命令。在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用。

随着我国电网运行水平的不断提高,各级调度中心为达到更精准的可控性,对信息通信的能力提出了更高的要求。为提高可靠性,增加了对无人值班的智能模式等新功能的要求。网络化、智能化、多功能化成为电网SCADA系统发展的必然要求和趋势。嵌入式系统以它独特的性能优点，刚好可以满足这方面的要求。2.2用于电费计量

电能已经每家每户都在使用，电费的计量是电力系统的不可或缺的一部分。电力系统不断发展对电费计量提出了更高的要求。电力市场条件下需要建立一套有效而可靠的电能计量、统计、分析、考核和交易系统。信息时代的电能计量系统要求局端中心站与站端RTU通过IP协议互联,站端RTU支持TCP/IP协议,并且实现智能化仪表计量。由于Linux优秀的网络支持,可移植性好,强大的开发工具和环境,开发智能模块相对容易,能够很好地实现在智能化电子仪表和RTU中应用嵌入式实时Linux这个目标。以前人工抄表方式难以保迅速地获取电费数据,通过有线或无线通信来实现智能抄表是解决这个问题很好的途径,而无线通信方案相对效果更好。嵌入式Linux的无线网络功能强大,能够为无线自动抄表系统提供良好的支持。

2.3用于电力系统的继电保护

随着国民经济的快速发展，电力系统的规模越来越大，结构也越来越复杂。在整个电力系统中，由于人为或大自然的因素，发生各种各样的故障，往往导致系统运行不正常。一旦出现这些状况，保护系统将会使断路器跳闸或发出报警，自动、迅速和有选择地切除故障组件，使电力系统免遭损坏。随着计算机技术的发展，基于嵌入式实时操作系统的微机保护装置将是电力系统微机保护的主要发展方向。微机保护的主要部分是嵌入式系统，用于分析计算电力系统的有关电气量和判定系统是否发生故障，然后决定是否发出跳闸信号。此外，微机保护系统还具有相关监控和操作程序，输出信息记录，以供运行人员操作参考。采用嵌入式系统与常规系统相比的优点。1.灵活性强

2.综合判断能力强3.性能稳定可靠

4.微机保护利用微机的记忆功能5.优越的工艺结构条件

6.使用方便等优点。2.4在变电站通信系统中的应用

操作系统（RTOS）的出现并逐渐成熟，人们利用RTOS提供的服务,建立起以太网，为变电站通信系统提供了高效的实时多任务调度、中断管理、实时的系统资源以及实时的任务间通信。变电站内部数据由智能电子设备测得。每个智能电子设备都配置一嵌入式以太网接口，将该设备作为一以太网节点直接连到以太网上。嵌入式以太网是基于微控制器／微处理器的软、硬件环境的，使用的网络协议族（如TCP/IP）内嵌在RTOS之中，因而使其应用于工业控制领域大为方便。3嵌入式技术在未来电力系统中的应用3.1在智能电网中的应用展望

前高性能、可靠稳定的嵌入式系统已经广泛应用在发电、变电、送电控制及检测的各个环节。发电厂值班员、电力调度员通过内嵌微机电路的等离子、液晶投影机的屏幕得到实时的信息反馈，大量基于嵌入式系统的终端设备采集数据、运行事件信息，通过同样基于嵌入式系统的数字电力载波机、数字微波机及SDH\PDH光纤网络传到ATM交换机，再通过基于嵌入式系统的路由器、交换机、网卡构成的INTERNET送到控制室。

智能电网与传统电网的本质区别在于，它的供方的大部分来自分布式微电源点，而它的需方，则是在需求强度与价格规则的双向约束下形成的负荷趋势。智能电网改造的实质性的第一步，就是更换成智能电表，实现分时计费和价格互动。这就需要嵌入式系统的介入，改善传统手抄式的计费方式，虽然现在已经有一部分智能电表的出现以及应用，但是离实现分时计费与价格互动仍有一定的差距。3.2在智能变电站中的应用展望

智能变电站是采用先进、稳定的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站.在信息采集、测量等功能中