嵌入式技術在電能質量監測系統中的應用

夏鵬（國網江西省電力公司電力科學研究院，江西南昌330000）

嵌入式技術在電能質量監測系統中的應用

夏鵬（國網江西省電力公司電力科學研究院，江西南昌330000）

電能質量進行監測涉及的內容較多，不但具周期性的任務，還有突發性的任務，為了能夠有效確保電能監測裝置系統的實時性，則對設備的速度以及處理能力提出了較高的要求，并且還需要考慮到成本問題，而嵌入式的技術則滿足上述相關要求。基于此，本文主要對電能質量監測以及嵌入式技術的應用進行了具體分析，以供相關人員參考。

嵌入式技術；電能質量；檢測系統

1 引言

對電能的質量進行檢測、評估以及分析能夠有效改善電能的質量，而利用嵌入式技術加強對電能的監測，不但能夠有效掌握全網的電能質量，還能夠對電能質量干擾源的分布規律有個充分的了解，從而為分析、解決相關的電能質量問題提供一定的數據支持，因此對嵌入式技術在電能質量監測系統中的應用進行分析有著十分重要的意義。

2 電能質量監測主要概述

2.1 存在的缺陷

①電能質量監測所使用的方法難以實現對電能質量的實時檢測。②電能質量監測指標較少。③監測電能質量缺乏一定的系統性，只能夠局限于某個站點進行監測，因此監測的結果比較的局限。④電能質量監測運行效率低，發現問題到解決問題耗費的時間較長，工作效率較低。

2.2 電能質量監測的特點

①所需處理的數據量較大。②對數據進行處理時比較的實時化。③監測裝置網絡化。④用戶對于監測裝置所具備的兼容性要求越來越高。

3 嵌入式系統概述

3.1 基本內涵

嵌入式技術是以應用為中心，并將計算機技術作為基礎，并能夠在計算機硬件系統中有效集成操作系統以及功能軟件，實現軟件以及系統硬件一體化的一項技術，其軟件代碼較小，且具有較高的自動性功能，響應速度較快，尤其適合那些實時性較強以及多任務的電能體系。而隨著嵌入式技術的不斷發展，與各種新技術的結合正日益密切，其應用將更加廣泛。

3.2 嵌入式系統的主要的特點

（2）可移植性。由于現階段，嵌入式微處理器的種類較多，且不同的微處理器所具有的市場也不同，因此，嵌入式操作的系統要能夠對多種處理器予以支持，確保用戶能夠靈活的選擇硬件。

（3）實時性。實時性是嵌入式系統環境的現實要求。若嵌入式的操作系統難以滿足一定的實時性，則難以在一些環境中得到應用。

（4）低資源占有性。嵌入式技術跟計算機相比，會配置少量的RAM、頻率較低的微處理器、很小的永久存儲空間，因此具有低資源占有性的基本特點。

4 嵌入式技術在電能質量檢測系統中的具體應用

4.1 嵌入式技術主要應用步驟

嵌入式技術是一個資源比較有限的系統，因此難以直接在嵌入式系統的硬件平臺上進行軟件的編寫，因此，現階段通常使用開發機/目標機（CEPC）模式，即首先在開發機上編寫程序，然后通過交叉編譯生成目標平臺上可運行的二進制文件，最后通過以太網下載到目標平臺上運行。具體應用過程如下所述：

（1）平臺開發向導BSP開發向導，能夠對開發人員進行引導，引導其創建一個更新的系統平臺或者板級的支持包，并綜合實際需求進行修改，進一步提高平臺以及BSP的創建效率。

（2）基本配置能夠為不同的設備類別預制一定的定制操作系統，為創建自定義操作系統創建更好的起點。便于開發人員定制和編譯具備最基本功能的操作系統，也為后期進行修改提供便利。

河道整治工作需要政府的支持，尤其需要資金支持。河道整治工作是一項需要長期堅持并監控的工作，需要投入大量人力、物力。相關部門需要提供充足的人員和資金保障。多數農村地區經濟發展狀況比較落后，無法提供開展河道整治這樣龐大、長期的工作所需要的物資和人力。這種現實情況，嚴重阻礙了農村地區河道整治工作的開展。因此，政府應加大對河道整治工作的資金扶持力度，按需求分地段、分時段滿足不同區域的河道整治資金需求，幫助農村地區改變河道治理狀況。

（3）WindowsCETestKit（測試工具包），系統為驅動程序開發提供了基本的測試工具集。

（4）內核調試器，能夠自動調試自定義操作系統的映像，同時向用戶提供能夠對此映像文件性能的信息進行測試的功能。

（5）應用程序調試器，此調試器能夠調試自定義操作系統映像上的應用程序。而其包含的仿真器則通過模擬硬件加速和簡化了系統的開發，確保用戶能夠在開發工作站上測試相關的平臺以及相關的應用程序，有效的對系統開發的流程進行了簡化，減少了開發所耗費的時間。

（6）導出向導，以此向其他的PlatformBuilder用戶進行自定義目錄特性的導出。

（7）遠程工具，能夠進行相應的調試以及收集到在WindowsCE所收集到的信息任務。PlatformBuilder則適合用來定制建立在WindowsCE操作系統基礎上一些嵌入式的系統設備，且設備具有一定的特定性。一般情況下，不但要將一些基本的操作系統特性添加到目標平臺中，保證其能夠完成相應的控制任務，還會將一些外部設備的驅動程度和附加上的部分設置加入到目標平臺中。開發者可以利用這些特定的操作系統，并在此基礎上進行調整，從而更快地定制適合需要的目標操作系統平臺。

4.2 在電能監測系統中的主要應用現狀

現階段，現有的Windows視窗操作系統存在著一定的缺陷以及不足，而本文主要提出了利用WindowsCE配置出一種適用于本電能質量監測裝置的具有可裁剪性能的最優操作系統。其存在于電能監測系統能夠對現代電能質量監測的實際要求進行分析，將嵌入式技術應用到電能監測裝置中，有效的利用開發工具PlatformBuilder，定制了相應的嵌入式的操作系統，并在以太網的基礎上移植并啟動相應的鏡像文件。而后通過驅動開發工具WinDriver進行WindowsCE下數據采集卡驅動程序的開發工作，并對其進行測試。最后，進一步應用嵌入式操作系統WindowsCE下大容量存儲設備，并擴展內存，利用網絡將通訊進行連接和串行，有效實現電能質量監測裝置的網絡化以及數據的儲存功能。

4.3 應用過程中需要注意的問題

（1）對工程的編譯成功與否進行檢查，確保鏡像文件能夠成功的得到移植。

（2）對CEPC啟動盤創建的成功與否進行檢查，并按照用戶手冊對所必須啟動的文件進行檢查，確保啟動文件中的相關設置跟硬件的實際情況相匹配，開發啟動文件時，防止出現目標機的主板集成了網卡，使得BIOS會默認主板的集成網卡為系統的首選網卡，但啟動盤所選取的默認連接方式依舊為獨立網卡，連接上具有一定的沖突，所以導致下載鏡像文件出現了失敗。

（3）及時的查看ConnectivityOptions選項，如果AvailableD evices列表中有目標機的信息出現，則表明CEPC的啟動盤已創建成功，如果沒有目標機信息出現，則表明創建CEPC啟動盤還存在著許多不足，所以要重新進行創建。同時，在Debugger選項欄中，選擇KdStub選項，但是開發工作者常會遺漏，難以移植操作系統的鏡像文件。選項完成后，要重新編譯工程，再下載，而后則可以在目標機中成功的將鏡像文件啟動。需要注意的是，要不斷對嵌入式的操作系統WindowsCE下數據進行采集，并研讀解析好由開發工具WinDriver所提供的API函數，綜合各種情況去除一些冗余的代碼，重新對內部數據結構進行定義，充分發揮WinDriver的功能。同時，還需要不斷優化嵌入式操作系統WindowsCE，使其體積更小。

5 結語

總而言之，新型工業以及科學技術的不斷發展，對于電能質量監測裝置性能的要求也在不斷提高，且隨著嵌入式技術的不斷發展，給予現代電能質量檢測裝置系統的基本需求，將嵌入式技術引入其中不失為一種可行的方案。

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TM933.4

A

2095-2066（2016）30-0054-02

2016-10-10

夏鵬（1975-），男，工程師，大專，主要從事電能技術與研究工作。