一、 引言
配电线损在线监测系统是一个集电能量及相关数据采集、传送和应用于一体的计算机信息系统。采集信息主要包括1)、实时数据:电压、电流、功率、功率因数、电量、报警值等,其中报警值一旦发生,可立即从采集终端主动上报给系统主站;2)历史数据:对处理过的实时数据的备份及其它一些统计数据(如最大、最小值、累计值等)、历史事件记录、计算数据(如负荷不平衡率、电压合格率等),此类数据量大,保存时间长,可靠性要求高;3)、管理数据:数据采集终端信息、厂站信息、通道信息、表计信息等,此类数据稳定,容量不大,易于管理。对于众多数据的传送,选择可靠、稳定、容量大、实时在线的通信方式是系统实现的先决条件。
随着现代通信技术的发展控制工程网版权所有,网络技术特别是基于TCP/IP通信协议的因特网技术得到了广泛的应用和普及。IP网络数据传输通道容量大、传输速率高、可靠性高,实时性高,因而是配电网数据传送的优选通道。
二、 配电线损在线监测系统结构
配电线损在线监测系统主要采集各个配电变电站的表计信息。配电变电站的通信条件是各种各样的,有的已经建好工业以太网,可直接利用以太网与主站进行网络数据传输;有的与主站间具备非对称数字用户环路(ADSL),可利用宽带接入与主站进行网络数据传输;有的与主站间没有通信线路连接,但变电站处于移动网络覆盖范围之内,可利用通用分组无线业务(GPRS,General Packet Radio Service)技术,以无线方式与主站进行网络数据传输;有些老的变电站与主站之间的通信依靠无线数传电台CONTROL ENGINEERING China版权所有,为了节约成本,在对速率没有特殊要求的情况下,可利用数传电台直接与主站进行数据通信;对于数据量不大、实时性要求不强的变电站还可利用已有电话线路进行数据通信。配电线损在线监测系统的硬件、软件设计应综合考虑各种现场情况,适应多种通信方式。数据采集终端模块化设计,具备支持电话、GSM、GPRS、ADSL、无线数传电台、工业以太网等多种通信模块,可根据现场应用情况,直接配备一种或多种通信模块;主站软件设计采用多任务管理器,可同时以不同的通信方式与多个数据采集终端进行数据交换。系统通信结构框图如图1
三、 嵌入式IP技术在采集终端中的应用
传统的网络数据通信主要是基于PC机或工作站的软硬件环境www.cechina.cn,依赖于内嵌在操作系统(如Windows NT、Windwos2000、UNIX等)中的网络协议等,多任务、多通道通信也依赖于操作系统的多任务管理。在配电线损在线监测系统主站端采用这种方式就能解决问题。而对于数据采集终端,为降低硬件成本,采用的是8位微控制器,要实现基于IP的网络数据传输、多通道数据通信,就需将IP通信协议及其它网络通信协议固化在微控制器内。要解决这一问题我们采用嵌入式模块来实现。所谓嵌入式模块就是将应用程序开发与硬件集成在一起,模块上有微处理器和各种外围芯片,应用程序部分固化在Flash中,工作方式类似于BIOS。嵌入式系统在嵌入式微处理器、外围硬件设备以及特定的应用程序支持下响应外部事件的请求,在规定的时间内完成对该事件的处理,并控制所有实时任务协调一致地进行,具有独立性、及时性、交互性、可靠性的特点。在数据采集终端硬件设计中选用嵌入式的核心模块www.cechina.cn,此模块提供6个串口和一个10Mbps以太网口CONTROL ENGINEERING China版权所有,选择4个串口作为下行通道,可采集多种规约的三相智能表或计量模块数据,选择另外两个串口和一个以太网口作为上行通道,可接入IEC102、DL/T645规约。为了兼容电话、GSM、GPRS、ADSL、无线数传电台、工业以太网等多种通信方式,采集终端内置MODEM模块,方便不同条件的现场使用。固化在Flash中的应用程序除了具备数据采集、计算处理的功能外,运用嵌入式系统的编程思想可完成高效的实时多任务调度、中断管理、实时的系统资源利用以及实时的任务间通信,同时为了完成网络通信,将网络协议族(TCP/IP)也内嵌在应用程序中,方便实现IP方式的数据通信。