基于嵌入ARM和Linux的远程电网监控仪设计.pdf

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1、第8期总第206期农业科技与装备No．8TOtalNo．2062011年8月uimentculturalScience&TechnologyandEq!p．Aug．2011．．基于嵌入ARM和Linux的远程电网监控仪设计孙立国(九台市农电有限公司，长春130500)摘要：大量电力电子装置及非线性负荷在电力系统中广泛应用，使电能质量问题日益突出。电能质量问题不仅危害电力系统本身的安全及电网的稳定运行，对系统中的用户也造成严重威胁。因此，对电能质量的实时监测具有十分重要的意义。基于ARM—Linux的嵌入式电能质量监测仪，不仅数据处理功能强、人机交互性

2、好、系统升级简单，而且能进行远程监控，并可在此基础上向微型化、高度智能化等方向发展，以满足不同场合的需求，具有较大的使用价值和广阔的应用前景。关键词：ARM；嵌入式；Linux；电能质量中图分类号：TM764文献标识码：A文章编号：1674—1161(2011)08—0041—03随着国民经济的发展。电力系统的规模越来越络通信功能的智能化电网参数综合测试设备。通过电大，电能用户逐渐增加，特别是非线性负载的应用，使网参数监测仪实现对各个监测点电网运行参数的测电能的质量问题日趋严重。电能质量主要由3个要素量与记录，并且通过通信网络传送到服务器中)、一台决

3、定：电压的波动、频率的偏差以及波形的畸变程度Linux服务器(连接到internet。用于保存监测仪在一(即谐波问题)。谐波是电能质量的一个重要指标，电定时间内保存整点时刻的电压、电流数据，保存月统力网络中存在的谐波成分超过一定程度就会引起严计数据)客户端计算机和web浏览器组成。重危害，因此，为了保证电网的安全运行和分析电网2电网监测仪硬件设计运行的状况，需要对电网的各种运行参数(如三相电电网监测仪由基于ARM9微处理器、电网数据压、电流、有功功率、功率因数以及各类谐波成分的参采集模块、LCD显示人机交互模块和网络通讯模块量等)进行实时监测。等构成

4、。电网监测仪的ARM9微处理器用以实现电ARM(AdvancedRISCMachine)是一类32位嵌网参数采集、数据处理等控制功能，并通过以太网控入式微处理器，其体积小、功耗低、成本低、性能高，支制器芯片接人Internet。电网监测仪的结构如图1。持Thumb(16位)／ARM(32位)双指令集⋯，能很好地兼容8位／16位器件。由于农村电网所处地理位置偏僻，甚至有的处于地理位置危险地带，这就给专业人员现场电网监测带来困难。而且，单个测量仪器(如电压表监测仪器)只能监测单项电网电能质量指标(如电压)，并需要人工抄写，缺乏统计分析功能，实时陛差，监测

5、周期长。目前，嵌入式技术很流行，本系统以$3C2410芯片为主处理器．加入电网监测的一些外围设备，组成嵌入式电网远程监测系统。通过远程监测，可直接获得对影响电能质量的波形畸变、电压波动和闪变、三相电压不平衡度等指标进行的分析和显示[2]。因此，设计一套农村电网电能综合质量远程监测系统，具有重大意义。图1监控仪结构简图1系统总体结构Figure1MonitorInstrumentStructureDiagram在电网远程监测系统的整体结构中电网远程监电网监测仪的核心芯片采用三星公司的测系统由电网监测仪(以ARM9芯片为核心。具有网$3C2410X。该芯

6、片采用ARM920T核。内部分别集成16K指令Cache和数据Cache并采用32位精简指收稿日期：2011-04—12令集，带有全性能的MMU。适于设计移动手持产品设作者简介：孙立国(1955一)，男，工程师，从事农电企业生产工备，具有性能高、功耗低、接口丰富和体积小等优良特作。性。其外部接口单元丰富，包含Lc驱动器、NAND42农业科技与装备2011年8月Flash驱动器、SDRAM接口USB主从接口3—1、lIC总线接口、触摸屏接口以及丰富的GPIO口等。电路设计主要由以下部分组成：电源电路、ARM9处理器、NANDFlash存储器、SDRAM

7、存储器、调试串口、USB主设备接口以及以太网接口。其设计理念参考了当前市场上众多的开发板及嵌入式单片机的优点，并融人最新掌上电脑／手持设备的特点，是一款功能强大的嵌人式电脑平台，非常适合网络和多媒体应用。其中．电网数据采集模块以完成数据采集和逻辑控制任务、同步采样和A／D转换电路为主，采用锁相环电路实现取样频率和信号基波频率的准确跟踪。保证采样频率和信号基波频率的比值为固定值64。实现信号的同步采样[3]。网络控制芯片采用的是Crrus公司生产的全面支持IEEE8023标准的CS8900A以太网控制器．片内集成了ISA总线接口。可以直接和有ISA总线

8、的微处理器系统无缝连接。其主要完成数据链路层的协议，通过网络控制器与嵌入式处理器相连，扩展以太图2目标分解树