嵌入式技术在电能质量监测系统中的应用

2016-03-19夏鹏国网江西省电力公司电力科学研究院江西南昌330000

低碳世界 2016年30期

夏鹏（国网江西省电力公司电力科学研究院，江西南昌330000）

嵌入式技术在电能质量监测系统中的应用

夏鹏（国网江西省电力公司电力科学研究院，江西南昌330000）

电能质量进行监测涉及的内容较多，不但具周期性的任务，还有突发性的任务，为了能够有效确保电能监测装置系统的实时性，则对设备的速度以及处理能力提出了较高的要求，并且还需要考虑到成本问题，而嵌入式的技术则满足上述相关要求。基于此，本文主要对电能质量监测以及嵌入式技术的应用进行了具体分析，以供相关人员参考。

嵌入式技术；电能质量；检测系统

1 引言

对电能的质量进行检测、评估以及分析能够有效改善电能的质量，而利用嵌入式技术加强对电能的监测，不但能够有效掌握全网的电能质量，还能够对电能质量干扰源的分布规律有个充分的了解，从而为分析、解决相关的电能质量问题提供一定的数据支持，因此对嵌入式技术在电能质量监测系统中的应用进行分析有着十分重要的意义。

2 电能质量监测主要概述

2.1 存在的缺陷

①电能质量监测所使用的方法难以实现对电能质量的实时检测。②电能质量监测指标较少。③监测电能质量缺乏一定的系统性，只能够局限于某个站点进行监测，因此监测的结果比较的局限。④电能质量监测运行效率低，发现问题到解决问题耗费的时间较长，工作效率较低。

2.2 电能质量监测的特点

①所需处理的数据量较大。②对数据进行处理时比较的实时化。③监测装置网络化。④用户对于监测装置所具备的兼容性要求越来越高。

3 嵌入式系统概述

3.1 基本内涵

嵌入式技术是以应用为中心，并将计算机技术作为基础，并能够在计算机硬件系统中有效集成操作系统以及功能软件，实现软件以及系统硬件一体化的一项技术，其软件代码较小，且具有较高的自动性功能，响应速度较快，尤其适合那些实时性较强以及多任务的电能体系。而随着嵌入式技术的不断发展，与各种新技术的结合正日益密切，其应用将更加广泛。

3.2 嵌入式系统的主要的特点

（2）可移植性。由于现阶段，嵌入式微处理器的种类较多，且不同的微处理器所具有的市场也不同，因此，嵌入式操作的系统要能够对多种处理器予以支持，确保用户能够灵活的选择硬件。

（3）实时性。实时性是嵌入式系统环境的现实要求。若嵌入式的操作系统难以满足一定的实时性，则难以在一些环境中得到应用。

（4）低资源占有性。嵌入式技术跟计算机相比，会配置少量的RAM、频率较低的微处理器、很小的永久存储空间，因此具有低资源占有性的基本特点。

4 嵌入式技术在电能质量检测系统中的具体应用

4.1 嵌入式技术主要应用步骤

嵌入式技术是一个资源比较有限的系统，因此难以直接在嵌入式系统的硬件平台上进行软件的编写，因此，现阶段通常使用开发机/目标机（CEPC）模式，即首先在开发机上编写程序，然后通过交叉编译生成目标平台上可运行的二进制文件，最后通过以太网下载到目标平台上运行。具体应用过程如下所述：

（1）平台开发向导BSP开发向导，能够对开发人员进行引导，引导其创建一个更新的系统平台或者板级的支持包，并综合实际需求进行修改，进一步提高平台以及BSP的创建效率。

（2）基本配置能够为不同的设备类别预制一定的定制操作系统，为创建自定义操作系统创建更好的起点。便于开发人员定制和编译具备最基本功能的操作系统，也为后期进行修改提供便利。

河道整治工作需要政府的支持，尤其需要资金支持。河道整治工作是一项需要长期坚持并监控的工作，需要投入大量人力、物力。相关部门需要提供充足的人员和资金保障。多数农村地区经济发展状况比较落后，无法提供开展河道整治这样庞大、长期的工作所需要的物资和人力。这种现实情况，严重阻碍了农村地区河道整治工作的开展。因此，政府应加大对河道整治工作的资金扶持力度，按需求分地段、分时段满足不同区域的河道整治资金需求，帮助农村地区改变河道治理状况。

（3）WindowsCETestKit（测试工具包），系统为驱动程序开发提供了基本的测试工具集。

（4）内核调试器，能够自动调试自定义操作系统的映像，同时向用户提供能够对此映像文件性能的信息进行测试的功能。

（5）应用程序调试器，此调试器能够调试自定义操作系统映像上的应用程序。而其包含的仿真器则通过模拟硬件加速和简化了系统的开发，确保用户能够在开发工作站上测试相关的平台以及相关的应用程序，有效的对系统开发的流程进行了简化，减少了开发所耗费的时间。

（6）导出向导，以此向其他的PlatformBuilder用户进行自定义目录特性的导出。

（7）远程工具，能够进行相应的调试以及收集到在WindowsCE所收集到的信息任务。PlatformBuilder则适合用来定制建立在WindowsCE操作系统基础上一些嵌入式的系统设备，且设备具有一定的特定性。一般情况下，不但要将一些基本的操作系统特性添加到目标平台中，保证其能够完成相应的控制任务，还会将一些外部设备的驱动程度和附加上的部分设置加入到目标平台中。开发者可以利用这些特定的操作系统，并在此基础上进行调整，从而更快地定制适合需要的目标操作系统平台。

4.2 在电能监测系统中的主要应用现状

现阶段，现有的Windows视窗操作系统存在着一定的缺陷以及不足，而本文主要提出了利用WindowsCE配置出一种适用于本电能质量监测装置的具有可裁剪性能的最优操作系统。其存在于电能监测系统能够对现代电能质量监测的实际要求进行分析，将嵌入式技术应用到电能监测装置中，有效的利用开发工具PlatformBuilder，定制了相应的嵌入式的操作系统，并在以太网的基础上移植并启动相应的镜像文件。而后通过驱动开发工具WinDriver进行WindowsCE下数据采集卡驱动程序的开发工作，并对其进行测试。最后，进一步应用嵌入式操作系统WindowsCE下大容量存储设备，并扩展内存，利用网络将通讯进行连接和串行，有效实现电能质量监测装置的网络化以及数据的储存功能。

4.3 应用过程中需要注意的问题

（1）对工程的编译成功与否进行检查，确保镜像文件能够成功的得到移植。

（2）对CEPC启动盘创建的成功与否进行检查，并按照用户手册对所必须启动的文件进行检查，确保启动文件中的相关设置跟硬件的实际情况相匹配，开发启动文件时，防止出现目标机的主板集成了网卡，使得BIOS会默认主板的集成网卡为系统的首选网卡，但启动盘所选取的默认连接方式依旧为独立网卡，连接上具有一定的冲突，所以导致下载镜像文件出现了失败。

（3）及时的查看ConnectivityOptions选项，如果AvailableD evices列表中有目标机的信息出现，则表明CEPC的启动盘已创建成功，如果没有目标机信息出现，则表明创建CEPC启动盘还存在着许多不足，所以要重新进行创建。同时，在Debugger选项栏中，选择KdStub选项，但是开发工作者常会遗漏，难以移植操作系统的镜像文件。选项完成后，要重新编译工程，再下载，而后则可以在目标机中成功的将镜像文件启动。需要注意的是，要不断对嵌入式的操作系统WindowsCE下数据进行采集，并研读解析好由开发工具WinDriver所提供的API函数，综合各种情况去除一些冗余的代码，重新对内部数据结构进行定义，充分发挥WinDriver的功能。同时，还需要不断优化嵌入式操作系统WindowsCE，使其体积更小。