基于嵌入式智能电网电能信息采集系统的设计分析

劳小鉴

（广州理工学院 广东 广州 510540）

引言

经济的发展和社会的进步对于电力资源的需求量不断地增加，电能已经成为了能源产业链当中非常重要的一个环节了，所以对嵌入式智能电网电能信息采集系统设计进行分析，对保证电能系统的稳定性，安全性，交互性具有非常重要的意义，对提升整个电网运行的水平作用重大。

1 嵌入式系统

该系统是建立在计算机技术基础上产生的，并对软件与硬件进行了相应的裁剪，在功能、外观、消耗成本等方面有比较严格地要求，多被控制在机械设备的操作上，装置设备的监视上。该软件系统被分为硬件的处理系统和操作系统，主要的硬件设备是内部的组件模板，控制装置以及芯片，而软件则是对实时任务进行操控的各类系统和软件。

2 嵌入式智能电网电能信息采集系统的设计

2.1 整体架构的设计

在整体架构的涉及上构建了一个整体性的采集系统，这个系统是采用智能电表、采集终端、主站、集中器共同组合分成。而分布式数据采集系统的构建，适应性较强，可以适应各种规模系统的应用。而且各个系统之间是独立存在的，可靠性很高，如果一个系统内部出现了故障问题，其他系统还可以正常地运转，不会出现连带问题，这样便于故障点的检查与替换。而且多点多机并行的方式，可以形成一个相对高速且动态化的采集系统，这样可以对数据进行实时地监控与采集，相应地响应速度也会有所提升。该系统的主要服务对象既包括普通的用户也包括特殊用户。其中在普通用户当中，包括的是电力系统当中的低压居住用户、低压单相、三相工商用户、公用的关口计量点，配变关口计量点等。而特殊用户指的是车站、机场、市政施工管网、工厂专项等大型的变电用户。还包括水电厂、发电厂、医院、学校以及在建的小型楼盘等。在整体架构设计中，需要选择合适的系统下行、上行通信方式，常见的下行通信方式有三种，一种是低压载波通信方式，一种是RS485总线通信方式，还有一种是微功率通信方式。上行通信方式有光纤通信和WLAN通信。每一种通信方式各有优缺点，在进行系统设计中，应根据系统需求选择合适的方式。

2.2 信息采集终端的设计

在该研究当中信息采集终端的设计是利用脉冲采集的方式实施的，这其中应用到了电能表、微功率无线以及计量终端等通讯设备，并对多种用户的计量终端当中的信息进行了全方面地采集。此外，还可以利用低压载波，无线功率以及集中器等通讯设备对数据进行分类，存储和上传，对指令站下方的通知进行快速地接收。该系统在电能采集过程中具有采集电能信息，分类存储以及上传等多项功能。而且终端手机用户的信息被收集上来之后，由于用户的种类不同，采取的判断条件也是不同的，所以对其进行分类存储和上传是非常必要的。在对电能进行采集和频率的统计过程中，要坚持每分钟采集一次，每天统计一次。之后对其进行定义，以文件格式的方式进行用户数据的存储，对于每一个文件的存储量进行上限设置，大约满足上限之后则可以完成采集的任务。

2.3 电子信息采集器的设计

在本文研究当中信息采集器的设计利用到了电能信息采集终端系统，低压载波技术，微功率无线技术等等，对信息实现了接受，分类以及存储等，对电能进行了区域性地集中整合。集中器软件应用的是算法加密技术，而且可以进行谐波分析。该系统的主要功能包括以下几个方面：可以实现对用户电能数据、主站指令的通知以及转发；集中器在人机互换，安全交互、通讯方面、谐波分析方面具有非常重要的功能。

2.4 电能信息采集主站的设计

首先，对采集主站物理架构进行设计，在设计中需要单独进行组网，这主要是因为它的物理结构是通过前置采集、数据库、防火墙、通信接口等相关的网络设备组合而成，各个模块之间进行信息的链接。其次，系统电能采集流程的设计。这一部分涉及到了前置采集服务的各类规约，通讯接口以及各式的接入信道等等。而前置采集接口服务器的响应可以对多个客户端进行强求，之后将先接受到的请求存储到请求队列当中，随后将其位移到任务调度队列中进行规约的解析。在结束报文的编写之后，通信接口服务器就会利用物理信道进行采集信息请求的传输。在请求返回之后，通讯接口服务器就会将反馈的文件纳入到协议反馈队列当中去。这些，对于保证电能采集系统的稳定运行具有非常重要的意义。在采集系统设计中，数据存储也是极为关键的，需要设计数据服务器，就一般情况而言，两台数据服务器可以满足基本的数据存储需求，数据服务器和磁盘存储合起来，可以设计出SAN存储系统。储存系统中，可以在存储引擎上安装不同的应用，然后通过镜像原理进行工作，实现读写操作在主机上的同步运行，而且这样还可以保证在特殊情况的时候，储存系统自动切换，确保数据不会丢失。

3 结语

综上所述，经济的发展推动了智能电网的构建，新一轮的配电网改造工程也正在实施当中，电能信息采集系统的实施是必然趋势，也必将在未来的智能电网当中发挥重要的作用。以上对于嵌入式智能电网电能信息采集系统的设计进行了探索，从整体架构的设计、信息采集终端的设计、电子信息采集器的设计、电能信息采集主站的设计进行了具体地阐述，希望能够给相关研究提供微薄的帮助。