基于嵌入式linux系统的电能质量监测系统设计new

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1、第20卷第2期山东科学Vol.20No.22(Xy7年4月SHANDO刊GSCIENCEAPr.2《又)7文章编号:1(X犯冲眨6(ZIXy7)m仲《X)8住03基于嵌人式Linux系统的电能质量监测系统设计陈聚武，庄淑惠，光俊钱(山东华聚能源股份有限公司，山东邹城刀3又X))摘要:基于目前电力系统中电能质量现状设计了一种基于嵌人式的电能质量监侧系统，硬件上采用32位朋.口芯片尤因IR砚刀tX)，结合里jhljx嵌人式系统，实现了电网电量参数的数据采集、处理与上传，并结合上位机软件对电能质量进行监测、分析;给出了系统原理框图并给出了各个单元电路的详细设计及软件

2、设计的要点。关健词:电能质量;监侧沪一碑IB”鱿互幻;ljn以中图分类号:TMr714文献标识码:B随着社会的进步和发展，电能质量问题已经成为当今电力学科领域内的重大课题。一方面，随着非线性负荷的不断增加，造成电能质量问题的各种因素不断增长，如电力电子技术的发展及其在工业和交通部门以及用电设备上的广泛应用，包括大功率整流装置在电气化铁道的应用等;另一方面，各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，人们对电能质量及供电可靠性的要求越来越高。监测、分析电力系统中电能受污染的程度是改善电力系统电能质量的基础工作〔’]。以前所使用的监测装置大多是应用单片机

3、开发的，精度较低，已经很难满足实际需要。根据目前电力行业的发展需要，结合我们自身生产实际需要，研究开发了一套基于嵌人式Unux的电能质量监测装置:系统在硬件设计上采用32位嵌人式微处理器A.I91RM92(X)，实现对电力系统中各项指标的实时监测.并且与设计的上位机进行通讯，能对电能质量进行监测、分析与数据保存。1电能质量监测系统的构成电能质量监测系统[z]主要由电能质量监测的下位机部分、上位机部分以及应用软件系统组成。1.1下位机系统的构成(1)数据采集部分，包括电能各参数数据的采样。(2)数据处理，将采集的电能数据变换格式，并计算处理各种电能质量指标数据，

4、包括频率、电压、电流、电压不平衡度、电压波动与闪变、电压偏差、负序电流、谐波含有率等。(3)数据通信传输部分，包括下位机内部数据通信传输与上位机之间的通信传输。1.2上位机系统的构成(1)通信传输部分，与下位机间的数据通信与传输。(2)采集电网中的电能质量数据，进行分析统计，形成文件、报表及曲线，显示数据和图形(如频谱图、趋势图、曲线图、散点图、向量图等)[s〕。(3)数据文件管理系统，主要是系统管理监测点数据文件。2系统下位机部分硬件设计闭本系统下位机的设计是采用嵌人式Unux和AT91RM92(X]以及相应的外围接口电路，来完成各项主要功能，实现就地采样、

5、优D显示、数据储存和数据上传等。系统主要由当地传感器、信号调理电路、信号采集、数收稿日期:2《X巧一ID，的第2期陈聚武，等.基于嵌人式L访ux系统的电能质量监测系统设计据处理单元等组成。其原理框图如图1所示。图1系统硬件结构原理图2.1前端信号调理电路信号调理电路用来把电网中的电压和电流信号通过电压和电流互感器等器件转换为一SV一+sv的电压信号，送人刀D进行数据采集，为保护刀D在信号进人刀D之前加上一个限压电路;并用射级跟随器增加对后面电路的驱动能力。2.2数据采集电路设计中采用MAX126数据采集芯片作为刀D转换器件，MAX126是内部带同步采样保持器的

6、高速多通道14位数据采集芯片，内部包括一组可以同时对4路输人信号进行同步采样的跟踪2保持放大器，总共可有8路输人信号。2.3CPU本系统人一1，IRM变汉旧[s]作为嵌人式系统的处理器，它是基于ARM鱿犯T核的mSC嵌人式微处理器，主要面向高性价比、低功耗的应用。它包含有丰富的资源如LCD控制器、USB接口、117位通用FO口、24个外部中断源等。2.4电源单元电路整个电路需要用到土12V、土SV电源，采用开关电源士12V直流输人，经DC/DC转换得到*SV输出，3.3v由低压线性电压源(1」刃)sPxlll7一3.3通过SV调整输出得到，1.sv由低压线性电

7、压源(1刃。)sPxlll7一1.8通过3.3v调整输出得到。2.SCPLD电路系统的通道选择、控制刀D采样、向FIFD中写人数据和通知A191RM92(Xj读HFO中的数据均由CPLD控制完成。本系统中选用的CpLD为XC9536XL.。3系统的软件设计系统的软件设计主要包括下位机unux系统软件开发及上位机管理软件的开发。linux是一个多任务操作系统，本系统的任务划分如下:以太网通信任务、USB通信任务、BS~232通信任务、按键任务、珑D显示任务、读数据任务、分析数据任务等7个任务。写软件时按上面任务分模块进行，并加入linux中调度执行。我们在设计中

8、选用了更好的图2软件模块框hn切己.6