PDF下载
基于嵌入式智能电网电能信息采集系统的设计与研究

​马志坚 高宇 普进

云南电网有限责任公司文山供电局,663000

摘要: 随着智能电网研究工作的不断深入,电能信息采集系统的构建也逐渐和电网自动化系统之间整合优化,在主站平台环境下实现电力用户的全覆盖。本文运用了系统的嵌入式系统机制,基于现有的操作系统环境,设计了智能电网电能信息收集系统,同时通过网络仿真软件验证数据传输的可能性,以加快信息传输,提升传输效率。为此本文在现有的传输基础上,对于嵌入式智能电网电能信息采集系统进行综合分析,加快对于嵌入式智能电网电能信息采集系统的判断,明确设计基础原则,以求提升智能电网的升级转型。
关键词: 嵌入式智能电网电能信息采集系统;多用户类型;终端安全性
DOI:10.12721/ccn.2022.157223
基金资助:
文章地址:

电网建设是我国国家电力能源运输的核心载体,也是能源产业结构之中不可获取的一部分。经济的高速发展逐渐,让各行业对于电力的依赖需求逐渐地增加。在现有的市场发展中社会各界都在希望用一种高效的电网管理模式,高效的实现电网数据信息的交互,以此提升电网运行的实际质量,也为此智能电网也实现了高效的发展。智能电网也是之水电力的一种,其本质就是电网的智慧化发展,其本身将能源电力、测量分析、信息通讯、分析决策、自动化控制等现今的技术手段对于电网建设基础设施高度集中,逐渐的构架出一种新型的信息处理方式。

一、嵌入式智能电网电能信息采集系统的开发

1、嵌入式系统

嵌入式系统主要是以综合应用为基础,基于信息计算机技术,其本身的软件以及硬件都能实现裁剪,以满足对功耗成本、功能可靠性分析、体积外观等要求较为严格的专项计算机系统,多数都是应用在控制管理、辅助操作机械以及设备,亦或是实现运作状态实时监控的相关装置。嵌入式系统可以分为硬件处理设备以及操作系统,嵌入式硬件主要是以设备内部的组件模板为基础,控制装置或是芯片,嵌入式软件指定的是多任务环境下的实时操作系统以及各种应用软件设备,多数都是固化在整个框架环节之中。

2、嵌入式智能电网电能信息采集系统的开发流程

嵌入式智能电网电能信息采集系统的开发流程构建主要经过了四个阶段的转变。一是需求分析阶段,这个过程之中嵌入式系统都是以应用为基础实现的,实施开发的过程之中,就应当首先分析其中所具备的核心价值以及使用效果等等。而是在设计阶段,要有效的落实系统管理以及人物设计管控,以任务的详细设计为基础进行工作构建。三是程序代码的生成阶段。这个过程之中,实现的过程包含了编程管理、交叉翻译、交叉连接、交叉调试等等。最后就是固化阶段,将开发完成的就是程序代码进行全面分析,划分为三个主要阶段,也就是代码编程阶段、交叉编译阶段和交叉调试阶段。

二、电能信息系采集系统的设计

1、系统整体框架的构建设计

在工程发展的背景下,结合电网公司实际运行状态以及当前所使用的各种终端产品,智能电网电能信息采集系统是由主站、集中器、采集终端以及智能电能表组成。系统内部的数据通讯方式相对较少,通过通讯的手段将总线、以太网络以及低压载波为核心进行工作分析,部分的系统结构还配置了专用的光纤以及微功率无线的方式方法,并没有将多种通讯方式集合在组合设计以及应用的过程之中。在当前系统的操作之中,设计管理的方案提出,可以使用一到两种不同的搭配方式对各种通讯管理机制进行搭配,下行的通讯主要是以低压载波、光纤等设施进行,上行通信则主要是以太网为基础,通过光纤、低压载波等设施实现,加快数据的传输分析。在现有的设计方案之中,气氛部的网络平台所配置的数据通讯方式主要有两种,智能电表以及数据采集终端使用总线进行下行通讯,数据采集终端以及集中器终端使用以太网实现通讯过程,而远程监控终端以及集中器终端同样是以太网进行通信。由于现有的通讯方式较少,数据本身的通讯智能化方式的推广,虽然立体,但是系统架构形态的不成熟直接影响了通信系统的整体灵活性,导致最终面向的用户群体不仅少且单一化。

2、嵌入式智能电网电能信息采集系统的系统架构

结合当前我国国家电网有限公司所发布的《电力用户用电信息采集系统功能规范》,所涉及的电能信息采集系统,应当由用户智能电表、专变计量终端、采集终端、集中器以及主站组合成为一个个分布式的采集系统。分布式数据采集系统,无论是何种规模,这种系统都能实现综合适应,也有着较为高效的适应性。系统之中的各种数据信息采集终端之间独立并且单独工作,可靠性相对较高,若是一个终端出现了故障问题,不会对系统之中的其他部分产生较为直接的影响,同时便于故障的查找和更换。多点多机环境下进行工作,可以形成一种高效、动态的数据采集管理系统,同时这种系统之中有着较高的工作实时监督性以及快速的适应性。采集终端以及集中器的下行通讯选择以总线、微波功率无线和低压载波的硬件设施操作进行实现。

系统服务的主要对象划分为普通用户、特殊用户。普通用户主要是指电力系统之中的公用关口计量点,公用配置的关口计量点、低压用户居民、低压单相以及三相工商用户等等。而特殊用户主要包含了机场、车站等大型的专变用户,发电厂、水电厂以及市区变电站等,都是小型的专变用户。系统实现数据通讯的过程中,采集终端收集到了普通用户数据,通过使用总线、低压载波以及微功率无线的方式,将信息数据传输到集中器之中,集中器使用专项的光纤。之后将相关的数据信息传输到集中器之中,集中器借助专项的光纤将用户数据传递到主站之中。低压载波通讯,其本身将电网之中的低压传输配电线路用作传输载体,传递的载波信号经过解析之后,就会实现信息的交互以及综合的传输。由于输电线路本身有着较为牢固的支撑结构,同时一般都会架设三相导体以及两个左右的架空地线,这也让载波通讯使用的高频信号可以加快电网工频电流构建更加的完善。同时可以通过借助占用不同的频段方式主体,一同实现电力线路的传输,让最终的使用效果保持稳定。

三、嵌入式智能电网电能信息采集系统的构建意义

随着智能电网研究发展速度的不断加快,新的配电网改造工程正在有效地推进落实,电能信息系统的构建必然会代替人工传输统计的方式放大,在智能电网体系结构之中发挥着较为重要的作用。通过嵌入式智能电网电能信息采集系统的构建可以增强终端的功能结构效果,提升终端的最终性能,让系统面向更多的用户群体。系统终端使用高质量的信息处理装置、计量芯片以及内存等等,实际的服务对象相对较广,数量也相对较大。数据的实时处理、收集、传输,终端可以结合用户的用电量,将用户划分为不同的类型,以收集电能数据,加快数据信息的存储、归档、传输。另外这种嵌入式智能电网电能信息采集系统的构建可以实现安全性的提升,促进系统安全管理工作机制的优化。

总结:电能资源本身就是我国信息数据收集处理以及智能电网建设发展的关键内容,为了有效的达成智慧电网统一性以及智慧型。在计量分析以及调控判断的过程是否能够有效的提出精准系统的数据信息支撑。电能信息收集处理主要是为了各级管理信息数据的精准性,确保最终的费率信息满足实际需求。通过相关系统的使用可以及时的对于费用进行结算分析,不仅仅简化了人们的实际需求,我们也可以通过提升电能以及电能运行的可靠性,确保电能的安全性,以最为经济实惠的方式对于终端进行分析,以防止电力设备负载货量加剧。电能信息采集系统还能实现工作状态的即时分析、实时的数据跟踪、在线的数据分析以及自动控制管理。一旦出现了故障问题,就可以以一种快速查询异常的方式进行记录,以保证故障信息的及时处理。

参考文献

[1]屈万龙,李世伟,张元龙,等.电网继电保护系统终端智能运维验收设备研究[J].现代科学仪器.202,138(1).110-115.

[2]安飞霏.电力用户用电信息采集系统优化设计研究[D].河北科技大学,2019.