基于μC/OS的智能台区监控终端设计

2013-09-07方斌斌

中国新技术新产品 2013年21期

任彬方斌斌

（南京国电南自城乡电网自动化工程有限公司，江苏南京 210031）

1 原理设计

智能台区监是控利用电力电子技术、自动控制技术、数字信号处理技术，将配变监测、计量、集中抄表、电能质量监视、无功优化控制补偿、电能质量调节、谐波治理等功、分布式电源管理等功能有机地融合在一起，形成资源共享、数据共享，实现电能质量实时监测，综合治理，降低损耗等功能应用的一体化平台设备。

图1 智能台区监控终端工作原理

图2 硬件设计模块

终端基础功能包括：模拟采样：通过互感器采样母线电压、电流、温度等实时模拟量；开关量采集：采集开关状态（分、合、储能）和设备运行状态等状态量；无功补偿控制：输出控制电压，投/切复合开关来控制无功补偿电容器；控制输出：通过电动操作机构的辅助触点实现开关分/合闸操作；RS-485：使用RS-485通讯实现抄读电表和台区内其他设备的管理；远程通讯：提供以太网和无线公网实现远程通信。台区终端通过分析实时采集的模拟量和开关量，监测电能质量，负荷状态，根据现场的配置分析现场运行状况，智能管理无功补偿和开关投切并于监控系统交互数据，如图1所示。

μC/OS是一个可移植、可固化的、可裁剪的、占先式多任务实时内核，它适用于多种微处理器，通过联邦航空局（FAA）商用航行器认证。监控管理整个台区的设备需要同时运管理多个设备，处理大量数据，且漏电保护，分、合闸等操作需要较高的实时性，μC/OS是实现终端功能的非常实用且低成本的选择。

2 硬件设计

智能台区监控终端硬件设计以NXP Cortex M3系列处理器作为CPU ，其余芯片亦选用工业级芯片，通讯及输入输出回路进行光隔离，电压回路抗干扰处理。具体模块如图2

3 软件设计

整个装置软件采用嵌入式分层多任务设计理念，把软件分成系统和应用两部分，系统部分的功能主要是确保装置操作系统底层及相关驱动运行稳定可靠，而应用部分的软件功能则是为了满足工程应用，有可能，不同的工程应用，装置的应用软件会有所不同。另外，装置软件在实现上采用多任务设计思想。具体软件架构如下：

开始→硬件初始化→系统初始化→任务创建、运行→[①系统任务②通讯任务③模拟量采集任务④时钟任务⑤LCD显示任务⑥计算分析处理任务⑦存储管理任务]

系统任务：应用层相关初始化，系统资源分配、管理，管理操作系统和应用层之间的接口信息，创建后续的应用设计环境。通讯任务：以太网、GPRS、RS-485、载波、红外等外围通讯。模拟量采集：开关量和交直流模拟量的采集。LCD显示：按键采集和LCD显示及菜单管理。时钟任务：管理与时钟有关操作。计算分析：计算分析采集的实时数据，智能管理开出量，并形成告警和记录。存储管理：参数、定值管理以及所有的数据读取和存储操作。