（国网江苏省电力公司徐州市铜山区供电公司，江苏，徐州，221009）
Optimization design of power system automation control module based on Embedded System
Yan Ji-chi
(State Grid Jiangsu electric power company Copper Mt. Xuzhou power supply company,Xuzhou 221009,China)
【摘 要】在嵌入式ARM环境下进行电力系统自动化控制的模块化设计，提高电力自动化控制系统的品质和性能，系统设计包括了硬件设计和软件设计两大部分，硬件电路包括主控电路设计、复位电路设计、基线恢复电路设计和时钟电路设计。软件开发建立在嵌入式ARM平台下，结合Visual DSP＋＋4.5程序控制进行程序加载和控制器应用程序开发。系统调试结果表明，该控制系统具有较好的稳定性和收敛性，在电力控制中的抗干扰能力较强，控制精度较高，改善了电力配电工程的智能化和标准化水平，实现智能配电和输电，提高电力智能调度的性能。
【关键词】嵌入式；电力系统；自动化控制
【Abstract】Under the environment of the embedded arm of modular design of the auto - control of electric power system, improve power automation control system, in the power control of the anti disturbance ability is stronger, the control precision is higher. It improves the intelligence and standardization level of power distribution project, realizes intelligent power distribution and transmission, and improves the performance of intelligent power dispatching.
【Keywords】embedded system; power system; automatic control
引言
随着电力与能源开发技术的不断发展，在电力工程建设中，对电力系统的优化控制成为工程建设标准化发展的一项重要指标。通过电力系统的自动化控制优化，可以降低电力能源的开销，改善电力配电工程的智能化和标准化水平，实现智能配电和输电，提高电力调度的性能，因此，研究电力系统的自动化控制技术和系统设计方法具有重要意义[1]。对此，本文提出一种基于嵌入式设计的电力系统自动化控制模块优化设计方法，软件开发建立在嵌入式ARM平台下，结合Visual DSP＋＋4.5程序控制进行程序加载和控制器应用程序开发[2]。最后进行仿真调试，得出有效性结论。
1．基于嵌入式设计的电力系统自动化控制模块总体设计描述
综合考虑电力系统自动化控制模块单元技术指标、系统性能，进行基于嵌入式设计的电力系统自动化控制模块总体设计。电力系统自动化控制模块采用嵌入式使得ARM设计环境，设计时考虑到输入信号幅值较低，频率处于低频、带宽范围较灵活等特性对电力系统自动化控制数据的产生、发射、传输和接收过程进行AD转换和校准，电力系统自动化控制模块单元的TDA8920BTH工作功率最高可达200W，输出匹配采用发射匹配电路。采用ARM嵌入式系统下的逻辑处理芯片设计PCI总线进行电力系统自动化控制信息的采样和数据传输，设计的电力系统自动化控制模块单元采用前向和后向双通道进行信号采集，进行高效的FFT运算，得到电力自动化监测数据的频谱图，采用收发转换电路，提高数据电力系统自动化控制传输的稳定性，根据上述总体设计思想和结构框架，进行系统设计。电力系统自动化控制模块建立在通用计算机平台上，控制系统可以在不同的操作系统上进行数据采集和信息处理，为了提高控制系统的可靠性，在嵌入式ARM环境下进行电力自动化控制系统的开发，结合AD采样数据进行ARM平台在的控制信息编译和数据存储。根据上述总体设计思想和开发流程，进行电力系统的自动化控制的硬件设计和软件开发。
2．自动化控制模块化设计与开发实现
根据上述系统总体设计描述的基础上，进行系统的模块化设计，系统设计包括了硬件设计和软件设计两大部分，硬件电路包括主控电路设计、复位电路设计、基线恢复电路设计和时钟电路设计。主控电路设计是进行电力系统自动化控制的核心，采用Blackfin系列DSP设计主控芯片，在嵌入式环境下，主控电路的最大时钟频率可达67 MHz, 自动化控制模块化的主控电路有ITU-656 PPI模式和通用PPI模式两种工作模式，由1个专用时钟引脚、3个帧同步引脚以及PPI与A/D芯片接口组成，在嵌入式环境下，电力自动化控制模块化的主控电路PPI与A/D接口示意图如图1所示。
图2 自动化控制系统集成设计电路
3．仿真测试
为了验证本文设计的基于嵌入式设计的电力系统自动化控制模块的应用性能，进行软件开发和仿真实验。采用嵌入式Linux技术进行系统的软件开发，系统模块分为操作系统和应用程序两部分，作为Linux内核的重要组成部分，对电力系统的自动化控制设备及相关的驱动程序进行必要的初始化，进行控制输出的波形分析，得到仿真结果如图3所示。
图3电力系统自动化控制的输出波形
从图3所示的系统调试结果表明，该控制系统具有较好的稳定性和收敛性，展示了较好的电力系统自动化控制能力。
4．结语
在嵌入式ARM环境下进行电力系统自动化控制的模块化设计，提高电力自动化控制系统的品质和性能，系统设计包括了硬件设计和软件设计两大部分，硬件电路包括主控电路设计、复位电路设计、基线恢复电路设计和时钟电路设计。系统调试结果表明，该控制系统具有较好的稳定性和收敛性，在电力控制中的抗干扰能力较强，控制精度较高，提高了电力工程的标准化控制和服务水平。
参考文献：
[1]陆兴华,谢辉迪,许剑锐.基于近场通讯和物联网的饭堂自动计价系统[J].智能计算机与应用,2015,5(6): 18-21.
[2]刘桂辛.改进的自适应卡尔曼滤波算法[J].电子设计工程,2016,(02):48-51.
作者简介：
闫纪弛（1980-），男（汉族），江苏徐州人，工程硕士，研究方向为电力系统自动化。
论文作者:闫纪弛
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/14
标签：电力系统论文; 自动化控制论文; 嵌入式论文; 电路设计论文; 电力论文; 系统论文; 模块论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;