電力負荷管理終端研究

李建華

天津泰達電力公司，天津 300457

電力負荷管理終端研究

李建華

天津泰達電力公司，天津 300457

電力負荷管理終端作為電力系統的重要組成部分，隨著我國電力市場經濟改革的不斷深入與發展，傳統的電力負荷管理終端已經不能滿足目前的發展。為了適應新形勢的發展，本文提出了一種基于ARM微控制器的電力負荷控制終端。該終端通過采用32位ARM處理器AT91SAM9260作為控制核心，可以實現電能計量芯片采集和處理現場電網數據、實時數據存儲與傳榆和異常事件監測等功能。

電力負荷管理終端；ARM；AT91SAM9260

隨著我國經濟和社會的飛速發展，電力系統自動化和智能化水平的不斷提高，電力負荷管理終端已經不能完全滿足現有的電力負荷管理系統的需求。為了適應新形勢的發展和需求，對其進行相應研究勢在必行。電力負荷管理終端是未來電力系統信息化、智能化和自動化的必然發展趨勢。電力負荷管理終端通過對電力運行情況進行監視、控制及管理，從而來提高供電質量、服務質量，它具有非常廣闊的發展空間和市場前景。

1 電力負荷管理終端

電力負荷管理終端的主要功能是完成對客戶側實時用電數據等信息的數據采集工作情況，從而來及時向電力負荷管理系統主站傳送采集的數據和信息，它能夠接收和執行主站的設置或控制等命令，安裝在公用配變側的無控制功能的終端也被包括其中。

電力負荷控制終端的典型基本結構主要由主控制單元、GPRS、開關電源、輸入輸出接口和調制解調器等部分構成，電力負荷管理終端的典型基本結構如圖1所示。

圖1 電力負荷管理終端示意圖

由圖1可知，電力負荷管理終端的核心是主控制單元，它的主要功能是控制數據的采集和處理、信息的交換和傳輸，從而來協調各個單元有條不紊工作；GPRS的功能是把采集到的數據傳輸及進行語音通信；開關電源的功能是為各個模塊提供工作電源；顯示模塊的功能是在終端上顯示實時的數據、基本的參數、電表的狀態等；輸入輸出單元主要用來實現輸出信號的驅動及隔離、輸入信號的調制及隔離；調制與解調模塊的功能是把采集來的信號調制成適合信道傳輸信號的形式。

2 硬件設計

本文的嵌入式系統硬件設計核心是采用Atmel公司的AT91SAM9260芯片，該芯片是32位的高性能和具有實時處理能力的CPU芯片。電力負荷管理終端的外部模塊主要由電源模塊、LCD顯示單元、RAM、GPRS 通信模塊，RS485模塊、UART接口電路和JTAG接口電路等部分構成。電力負荷管理終端硬件結構如圖2所示。

Atmel公司生產的AT91SAM9260處理器，不僅具有快速ROM和RAM存儲器，而且還包括廣泛的外部接口，如USART，SPI，TWI以及計時器控制器，同步串行控制器，ADC以及多媒體卡接口。AT91SAM9260處理器集成了嵌入以太網MAC，一個USB設備端口和USB主控制器。該處理器的CPU頻率為400MHz，系統總線最高可達至130MHz。

本文所設計的電力負荷管理終端的基本功能主要具有遠程抄表管理、數據采集分析、負荷控制、監測及告警功能及遠程升級維護等功能。

圖2 電力負荷管理終端硬件結構圖

2.1 遠程抄表

電力負荷管理終端能通過RS485總線通信接口對連接在RS485總線網絡上的各種智能電表進行數據抄讀和參數設置，然后將抄讀到的電表數據上報給主站，主站可以通過服務器數據共享方式將電表數據傳送給計量收費部門，從而來實現遠程的自動抄表功能。

2.2 數據采集

電力負荷管理終端的數據采集功能主要由脈沖采集、交流采樣、直流采集和電能表數據采集等內容構成。其中，數據采集的各類數據和測量數據不僅包括對有功電量的測量，而且還包括對無功電量及功率因數等數據的測量。

2.3 負荷控制

電力負荷管理終端的負荷控制又可以稱為負荷管理，它可以動態的監測用戶電力負荷，從而為電力需求側管理來提供及時和準確的電力負荷數據，并且可以根據具體的需要通知客戶并通過拉閘進行控制負荷。

2.4 監測及告警

電力負荷管理終端的監測與告警是指系統各監測點應該能夠監測電能量、負荷、抄表狀況、工況和電能質量等數據，當系統發生異常情況時應該能夠及時產生告警并記錄事件，從而來供相關單位或用戶及時處理故障。

2.5 遠程升級與維護

電力負荷管理終端應該能夠支持系統編程和在線編程這兩種軟件編程方式。其中，系統編程即本地下載，它是由專用終端編程器通過終端主板上的本地編程接口直接對Flash編程，整個程序的燒寫只需要短暫的幾十秒時間。

3 結論

隨著計算機技術和通訊技術的飛速發展，本文設計了一種基于ARM AT91SAM9260的電力負荷控制終端。ARM AT91SAM9260處理器具有很強的處理性能，它通過GPRS方式與主站之間進行通訊連接。本文設計的電力負荷管理終端經過試驗證明，該終端具有運行穩定、性能良好和費用低廉等優點，符合當前技術條件下電力市場的需求，具有非常廣闊的發展空間和市場前景。

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TM7

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1674-6708（2011）53-0115-02