基于ARM的柱上自动化开关的设计

马炎恒

摘   要：随着现代科学技术的发展和人们对电力需求的增加，智能电网已经成为电力领域的必然发展趋势，社会对电力领域中电能的生产和输配提出了更高的要求。在这种发展趋势下，电力领域中产生并广泛应用了大量智能设备，基于ARM的柱上自动化开关就是其中的一种。对这一设施的广泛应用，有效提升了电力系统的智能化水平。基于此，文章对基于ARM的柱上自动化开关设计工作展开了分析和探讨。

关键词：ARM;柱上自动化开关;设计

虽然柱上自动化开关属于开关，但是其在电力系统中发挥的作用却是至关重要的，并且对这种开关的设计工作将涉及许多领域的知识，比如自动化技术、计算机技术、电子技术等。随着人们生产生活对电力资源需求的增加，电力行业的发展开始受到了广泛的关注。在国网新标准的要求之下，当前电力领域应朝着智能化的方向发展，在此基础上，产生并应用了基于ARM的柱上自动化开关，有效满足了用户对电力资源越来越高的使用需求。

1    柱上自动化开关控制器的硬件设计分析

本次研究设计的柱上自动化开关外围电路主要有开关量输入和输出回路、计算机主系统、数据采集系统、通信接口、人机接口和电源模块6个部分[1]。在这一系统结构中，电流和电压的采样电路包括了3路电压采样通道和4路电流采样通道，使外界数字信号与控制器电路非直连，能够避免环境因素给控制器硬件系统造成的干扰[2]。以按键、显示屏共同构成人机界面，用以修改控制器相关参数以及方便用户读取信息。分合闸线圈驱动电路形成信号输出端，220 V交流电为电源电路供电，同时为了确保整个硬件系统的稳定运行，还需使用备用电源，由24 V铅酸蓄电池为主要构成。数据采集系统也就是模拟信号的输入系统，其内部有模块转换器、模拟滤波回路以及电压形成回路等部分组成，功能主要是将模擬量转换为数字量，为整个系统的信号读取与逻辑判断工作服务。计算机主系统的核心部件是中央处理器，分析经数据采集系统产生的电压、电流等数据，然后通过计算机内部的程序给定算法。人机接口存在于计算机主系统当中，其功能包含与操作人员的信息交换等，由触摸屏、键盘、显示器、按钮、开关等部分组成。通信接口的作用在于实现上位机、控制器之间的信息交互，一般使用的通信方式有以太网、GPRS、串口等。电源模块承担着为开关控制器提供稳定电源的任务，正常运行状态之下，一旦系统出现故障，控制器无法获取电源，则需要备用电源发挥作用，用以保护输出告警和数据处理判断。开关输入回路和输出回路组成部分有并行接口适配器、光耦合隔离器、中间继电器几部分组成。在整个硬件系统中发挥检测柱上开关开合状态、储能状态、保护跳闸信号和报警信号的输出等功能[3]。综合自动化系统框架如图1所示。

2    柱上自动化开关控制器的软件设计分析

基于ARM的柱上自动化开关在设计过程中需要满足对相关电力参数的采集和处理，软件的设计效果，影响操作系统的造价成本，综合分析来看，整个系统对其实时性的要求较高，并且应用过程中，不能与主程序发生矛盾和冲突。柱上自动化开关对ARM的应用，在软件性能的优化方面有所体现。首先是对代码层软件的优化，在ARM基础上实现开发和应用，以ARM Cortex-M3作为处理器，实现自身性能与代码层的优化，提高代码的执行速度。对相关软件进行开发时，芯片可以进行对汇编代码的直接执行，从实际情况来看，翻译出的汇编代码在执行中和预期存在一定的差距，遇到该类问题时需手动优化汇编代码。最后是对存储器的智能优化，在电力领域智能化发展的过程中，又有存储器的访问速度较慢，无法满足电力系统的发展需求，在ARM的基础之上，提高存储器容量，为访问速度的提升提供可能[4]。

3    结语

综上所述，基于ARM的柱上自动化开关设计，需要在电力领域智能化发展趋势之下，以提高电力系统运行安全性和稳定性为前提，针对原有柱上自动化开关自动化不足的情况，以ARM为基础，设计和应用智能分段开关控制器，提高柱上自动化开关的性能，实现对电力参数的优化处理、准确判断故障位置、增加控制功能等，提升电力系统的智能化与自动化水平，促进电力领域的进一步发展。

[参考文献]

[1]黄柳儒，任德均，陈崑，等.基于ARM的数字式比例多路阀控制器设计[J].精密制造与自动化，2017（2）：35-38.

[2]黄立建，黄海林.基于ARM的柱上自动化开关的设计[J].黑龙江科技信息，2017（2）：140.

[3]高新根.基于嵌入式系统的智能柱上开关控制器软件研究[D].厦门：厦门理工学院，2016.

[4]左杨.基于嵌入式系统的智能柱上开关继电保护模块的设计[D].厦门：厦门理工学院，2015.