基于μC-OS-Ⅱ電能量遠方終端的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著電力作為商品進入了市場，電力企業(yè)的管理模式已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化。如今電力系統(tǒng)的廠網(wǎng)已經(jīng)分家，發(fā)電公司和電網(wǎng)公司已獨立運行。在這一背景之下，廠網(wǎng)雙方都迫切需要根據(jù)《電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)功能規(guī)范》的要求，建設(shè)自己的電能量計量計費系統(tǒng)(TMR-Tele Meter Reading System)，完成對電能量數(shù)據(jù)進行自動采集、遠傳和存儲、預(yù)處理、統(tǒng)計分析，以支持電力市場的運營、電費結(jié)算、輔助服務(wù)費用結(jié)算和經(jīng)濟補償計算等。 電能量

2、遠方終端(ERTU)是電能量計量計費系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，它主要負責(zé)與電能表通信，自動抄錄電能表采集和計算生成的計量和結(jié)算數(shù)據(jù)，并根據(jù)現(xiàn)代電能量計量計費系統(tǒng)的要求，對所抄錄的數(shù)據(jù)進行存儲、預(yù)處理和遠傳，確保電能量計量計費系統(tǒng)能及時、完整、準確、可靠、安全地采集到電能計量和結(jié)算所需的數(shù)據(jù)，保證電力市場供、售、購電各方對電能計量和結(jié)算的需求。 本文結(jié)合中國的具體國情，借鑒國內(nèi)外研究成果，在對基于工業(yè)現(xiàn)場串口傳輸實時性能建模并分析的基礎(chǔ)

3、上，提出了基于保護模式下的μC/OS-Ⅱ?qū)崟r嵌入式操作系統(tǒng)的新型電能量遠方終端的設(shè)計方法。并結(jié)合國家和電力行業(yè)頒布的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準，對裝置的實時性、穩(wěn)定可靠性、高效性等技術(shù)進行了深入的研究。最終設(shè)計開發(fā)了一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型電能量遠方終端。 硬件設(shè)計方面，裝置按照嵌入式工業(yè)計算機系統(tǒng)的標(biāo)準，采用了模塊化的設(shè)計方法。系統(tǒng)由Inte1586高性能CPU板、320x240藍屏液晶顯示器、薄膜鍵盤、狀態(tài)指示板、多功能擴展基板以及電

4、源系統(tǒng)等部分組成。其中Inte1586高性能CPU板采用盛博科技的PC104規(guī)格的CPU，板上集成有32M內(nèi)存、DOC2000固態(tài)盤和10BaseT網(wǎng)絡(luò)接口等。電源系統(tǒng)由交直流兩用開關(guān)電源和交直流電源自動切換系統(tǒng)兩部分組成。多功能擴展基板是專門為ERTU設(shè)計的一塊電路板，板上擴展了8路RS485串行接口和一路工業(yè)級撥號MODEM。與此同時，鍵盤、液晶顯示器等功能部件的輔助電路也集成在該板上。硬件設(shè)計考慮了裝置在惡劣工作環(huán)境下的穩(wěn)定可靠運

5、行的需求。 軟件設(shè)計方面，根據(jù)裝置的特點和實時性要求，采用了μC/OS-Ⅱ?qū)崟r多任務(wù)操作系統(tǒng)。為保證裝置的高效運行，作者創(chuàng)造性地將基于X86硬件平臺下實模式的μC/OS-Ⅱ?qū)崟r多任務(wù)操作系統(tǒng)移植到保護模式下運行，并針對應(yīng)用軟件需求和硬件資源，設(shè)計實現(xiàn)了相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動的模塊，建立了應(yīng)用軟件工作平臺。 應(yīng)用軟件設(shè)計方面，根據(jù)《DL/T 743-2001電能量遠方終端》標(biāo)準和《HT2000eRTU技術(shù)規(guī)范書》的要求，采用了實時

6、多任務(wù)軟件設(shè)計的方法，軟件的維護與升級變得安全、方便、快捷。裝置可與多個主站，采用不同的通信接口和不同的通信協(xié)議通信。裝置與主站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信支持TCP/IP協(xié)議，作者根據(jù)有關(guān)文獻的介紹，移植實現(xiàn)了基于μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的微型TCP/IP協(xié)議棧和底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的模塊。工藝設(shè)計方面，裝置采用標(biāo)準19英寸3U鋁合金機箱進設(shè)計。 裝置的原理樣機實現(xiàn)以后，在陜西省電力公司的自動化機房和變電站進行測試，其各項性能均滿足規(guī)范的要求。