李建华
天津泰达电力公司，天津 300457
电力负荷管理终端研究
李建华
天津泰达电力公司，天津 300457
电力负荷管理终端作为电力系统的重要组成部分，随着我国电力市场经济改革的不断深入与发展，传统的电力负荷管理终端已经不能满足目前的发展。为了适应新形势的发展，本文提出了一种基于ARM微控制器的电力负荷控制终端。该终端通过采用32位ARM处理器AT91SAM9260作为控制核心，可以实现电能计量芯片采集和处理现场电网数据、实时数据存储与传榆和异常事件监测等功能。
电力负荷管理终端；ARM；AT91SAM9260
随着我国经济和社会的飞速发展，电力系统自动化和智能化水平的不断提高，电力负荷管理终端已经不能完全满足现有的电力负荷管理系统的需求。为了适应新形势的发展和需求，对其进行相应研究势在必行。电力负荷管理终端是未来电力系统信息化、智能化和自动化的必然发展趋势。电力负荷管理终端通过对电力运行情况进行监视、控制及管理，从而来提高供电质量、服务质量，它具有非常广阔的发展空间和市场前景。
1 电力负荷管理终端
电力负荷管理终端的主要功能是完成对客户侧实时用电数据等信息的数据采集工作情况，从而来及时向电力负荷管理系统主站传送采集的数据和信息，它能够接收和执行主站的设置或控制等命令，安装在公用配变侧的无控制功能的终端也被包括其中。
电力负荷控制终端的典型基本结构主要由主控制单元、GPRS、开关电源、输入输出接口和调制解调器等部分构成，电力负荷管理终端的典型基本结构如图1所示。
图1 电力负荷管理终端示意图
由图1可知，电力负荷管理终端的核心是主控制单元，它的主要功能是控制数据的采集和处理、信息的交换和传输，从而来协调各个单元有条不紊工作；GPRS的功能是把采集到的数据传输及进行语音通信；开关电源的功能是为各个模块提供工作电源；显示模块的功能是在终端上显示实时的数据、基本的参数、电表的状态等；输入输出单元主要用来实现输出信号的驱动及隔离、输入信号的调制及隔离；调制与解调模块的功能是把采集来的信号调制成适合信道传输信号的形式。
2 硬件设计
本文的嵌入式系统硬件设计核心是采用Atmel公司的AT91SAM9260芯片，该芯片是32位的高性能和具有实时处理能力的CPU芯片。电力负荷管理终端的外部模块主要由电源模块、LCD显示单元、RAM、GPRS 通信模块，RS485模块、UART接口电路和JTAG接口电路等部分构成。电力负荷管理终端硬件结构如图2所示。
Atmel公司生产的AT91SAM9260处理器，不仅具有快速ROM和RAM存储器，而且还包括广泛的外部接口，如USART，SPI，TWI以及计时器控制器，同步串行控制器，ADC以及多媒体卡接口。AT91SAM9260处理器集成了嵌入以太网MAC，一个USB设备端口和USB主控制器。该处理器的CPU频率为400MHz，系统总线最高可达至130MHz。
本文所设计的电力负荷管理终端的基本功能主要具有远程抄表管理、数据采集分析、负荷控制、监测及告警功能及远程升级维护等功能。
图2 电力负荷管理终端硬件结构图
2.1 远程抄表
电力负荷管理终端能通过RS485总线通信接口对连接在RS485总线网络上的各种智能电表进行数据抄读和参数设置，然后将抄读到的电表数据上报给主站，主站可以通过服务器数据共享方式将电表数据传送给计量收费部门，从而来实现远程的自动抄表功能。
2.2 数据采集
电力负荷管理终端的数据采集功能主要由脉冲采集、交流采样、直流采集和电能表数据采集等内容构成。其中，数据采集的各类数据和测量数据不仅包括对有功电量的测量，而且还包括对无功电量及功率因数等数据的测量。
2.3 负荷控制
电力负荷管理终端的负荷控制又可以称为负荷管理，它可以动态的监测用户电力负荷，从而为电力需求侧管理来提供及时和准确的电力负荷数据，并且可以根据具体的需要通知客户并通过拉闸进行控制负荷。
2.4 监测及告警
电力负荷管理终端的监测与告警是指系统各监测点应该能够监测电能量、负荷、抄表状况、工况和电能质量等数据，当系统发生异常情况时应该能够及时产生告警并记录事件，从而来供相关单位或用户及时处理故障。
2.5 远程升级与维护
电力负荷管理终端应该能够支持系统编程和在线编程这两种软件编程方式。其中，系统编程即本地下载，它是由专用终端编程器通过终端主板上的本地编程接口直接对Flash编程，整个程序的烧写只需要短暂的几十秒时间。
3 结论
随着计算机技术和通讯技术的飞速发展，本文设计了一种基于ARM AT91SAM9260的电力负荷控制终端。ARM AT91SAM9260处理器具有很强的处理性能，它通过GPRS方式与主站之间进行通讯连接。本文设计的电力负荷管理终端经过试验证明，该终端具有运行稳定、性能良好和费用低廉等优点，符合当前技术条件下电力市场的需求，具有非常广阔的发展空间和市场前景。
[1]张利敏，丁坚勇.嵌入式技术及其在电力系统中的应用[J].继电器，2002，30(3)：43-46，47.
[2]王苗苗．嵌入式系统设计与实例开发[M].北京：清华大学出版社，2003：7.
[3]GB/T 17626.11 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验.
[4]DL/T 790.31-2001 采用配电线载波的配电自动化第3部分:配电线载波信号传输要求.
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1674-6708（2011）53-0115-02
