嵌入式技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉燚榮 大連航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

嵌入式技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要分支之一，原理是通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)特定功能。一般情況下，嵌入式技術(shù)常用于小型電子裝置中，受到系統(tǒng)資源的限制，其內(nèi)核相對(duì)較小。嵌入式系統(tǒng)具備專用性強(qiáng)、精簡性高的特點(diǎn)，將其應(yīng)用到電力系統(tǒng)中可以充分發(fā)揮其高時(shí)效性的優(yōu)勢(shì)，保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

1 嵌入式技術(shù)概述

1.1 嵌入式技術(shù)的概念

嵌入式技術(shù)是通過嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)特定的功能或是用途，系統(tǒng)主要由軟件和硬件兩個(gè)部分構(gòu)成。再具體應(yīng)用的過程中，通常是將設(shè)備裝入到專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具備更加豐富的新功能。從這一角度來看，系統(tǒng)主要包括目標(biāo)機(jī)和宿主機(jī)兩個(gè)部分。

1.2 嵌入式技術(shù)的特點(diǎn)分析

嵌入式技術(shù)最顯著的兩個(gè)特點(diǎn)就是目的性和針對(duì)性，這也是其廣泛應(yīng)用的依憑。人們可以根據(jù)實(shí)際需求開發(fā)出滿足條件的嵌入式系統(tǒng)。但是嵌入式系統(tǒng)在設(shè)計(jì)開發(fā)的過程中，常常受到成本、空間等方面的限制，為了解決這一問題，應(yīng)該緊密結(jié)合系統(tǒng)的硬件和軟件條件進(jìn)行“量身定做”，保障其效用的充分發(fā)揮，大幅度的提升了嵌入式系統(tǒng)的實(shí)效性。由此可見，嵌入式技術(shù)的應(yīng)用能夠幫助企業(yè)節(jié)省一部分成本。

2 嵌入式技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

2.1 嵌入式系統(tǒng)在電力監(jiān)控中的應(yīng)用

隨著電力用戶的不斷增加，電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所監(jiān)控的數(shù)據(jù)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差的風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)提高。為了應(yīng)對(duì)這一問題，電站通常將系統(tǒng)分成多個(gè)層面，之后通過功能模塊和接口模塊構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過統(tǒng)籌規(guī)劃和協(xié)調(diào)分工保障機(jī)組的安全運(yùn)行。

基于上述內(nèi)容，可以在系統(tǒng)中采用具備強(qiáng)大處理、運(yùn)算以及運(yùn)行能力的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的作用主要包括以下幾個(gè)方面：其一，對(duì)電壓、電流等信號(hào)進(jìn)行收集轉(zhuǎn)換。其二，通過對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的計(jì)算分析獲得各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)。其三，根據(jù)TCP/IP協(xié)議將上述數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，供相關(guān)工作人員查看，判斷系統(tǒng)運(yùn)行過程中是否出現(xiàn)故障，并及時(shí)處理。

2.2 用于抗EMC

嵌入式系統(tǒng)自身產(chǎn)生的電磁干擾較小，同時(shí)也能夠抵抗其它系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾，因此可以將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于復(fù)雜的電磁環(huán)境中，一方面加強(qiáng)系統(tǒng)抗電磁干擾的能力，一方面減小系統(tǒng)本身產(chǎn)生的電磁干擾。

嵌入式系統(tǒng)抗EMS技術(shù)主要包括嵌入式系統(tǒng)硬件抗EMS技術(shù)和軟件抗EMS技術(shù)兩個(gè)部分。其中硬件技術(shù)的原理是對(duì)電源諧波干擾進(jìn)行抑制，如在滿足系統(tǒng)需求的前提下選擇主頻最低的CPU等。軟件技術(shù)的原理則是通過自動(dòng)檢測(cè)和診斷、軟件陷阱以及信息冗余等技術(shù)進(jìn)行電磁干擾對(duì)抗。例如，當(dāng)前階段廣泛使用的STWD100xP看門狗在嵌入式系統(tǒng)硬件抗EMC技術(shù)，系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中不會(huì)占用CPU資源，大幅度提升了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。該技術(shù)常用于繼電器、控制器等受干擾較強(qiáng)的系統(tǒng)中，在保障系統(tǒng)穩(wěn)定性方面發(fā)揮出了不可忽視的作用。

2.3 在自動(dòng)化系統(tǒng)和裝置中的應(yīng)用

近些年來，電力行業(yè)的發(fā)展使得電力企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)變得越來越激烈，為了提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力，大部分企業(yè)都致力于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性的提升，為電力用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電能服務(wù)，同時(shí)降低運(yùn)維成本，以此實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。在自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過程中，后臺(tái)機(jī)的主要功能是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，打印和處理，因此不僅需要具備良好的處理速度，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)控和實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程調(diào)度。

將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，可以有效的滿足系統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集要求。例如，我國自主研發(fā)的MOXA V2420嵌入式計(jì)算機(jī)就是針對(duì)電力變電站后臺(tái)機(jī)應(yīng)用需求而研發(fā)的，其采用可機(jī)架式安裝的方式，采用了無飛線和無風(fēng)扇的內(nèi)部設(shè)計(jì)方法，最大程度的降低了系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)，極大的提升了產(chǎn)品和系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。此外，嵌入式系統(tǒng)同樣可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動(dòng)化裝置中。例如，以單片機(jī)為核心研發(fā)的微機(jī)準(zhǔn)同期裝置、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置都可以嵌入到電力系統(tǒng)中。

2.4 在電費(fèi)計(jì)量中的應(yīng)用

近些年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力用戶的數(shù)量持續(xù)增加，為電能計(jì)量工作帶來了較大的挑戰(zhàn)。為了解決現(xiàn)階段電表無法計(jì)量諧波的問題，可以采用MSP430系列嵌入式單片機(jī)。這種裝置可以通過電池進(jìn)行供電，能耗較低，且使用時(shí)間長、系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，很適合應(yīng)用于電表中。通過該裝置的應(yīng)用可以使電表具備區(qū)分諧波分量和基波分量的功能，避免一部分用戶因諧波影響而多繳電費(fèi)、諧波產(chǎn)生方少繳電費(fèi)的現(xiàn)象發(fā)生。

當(dāng)前階段，我國很多電表廠都在研發(fā)以MSP430為核心的新型電度表產(chǎn)品，不僅解決了傳統(tǒng)電表存在的問題，同時(shí)也使電表的可擴(kuò)展性得到了極大的加強(qiáng)。由此可見，將嵌入式技術(shù)應(yīng)用到電費(fèi)計(jì)量，一方面可以提升用戶電能服務(wù)的質(zhì)量，另一方面則能夠避免電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益受損，促進(jìn)其持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)束語

綜上所述，嵌入式技術(shù)可以在電力系統(tǒng)的很多方面發(fā)揮出不俗的作用，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文涉及到的內(nèi)容只是嵌入式技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用一部分，希望人們進(jìn)一步加強(qiáng)研究，促進(jìn)嵌入式技術(shù)在我國電力行業(yè)的推廣應(yīng)用，為我國電力行業(yè)的健康發(fā)展提供助力。

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