基于AVR平臺的負(fù)荷管理終端設(shè)計

陳明

摘 要：2012年中國成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對于電力的需求不斷增加。我國電力設(shè)施的發(fā)展不能跟上社會的需求，導(dǎo)致用電多的地區(qū)或者用電高峰期經(jīng)常出現(xiàn)斷電或電力供應(yīng)不足的情況發(fā)生，由于負(fù)荷管理終端平臺的發(fā)展在我國起步晚，比起發(fā)達(dá)國家還有一些差距，對于電力的管理還存在一些不合理的地方，需要進(jìn)一步改進(jìn)。本文首先簡單的描述了負(fù)荷管理終端設(shè)計的發(fā)展史，然后闡述了未來負(fù)荷管理終端設(shè)計的發(fā)展趨勢，最后基于我國的具體國情，就基于AVR的負(fù)荷管理終端進(jìn)行探討，為我國負(fù)荷管理終端的進(jìn)一步發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：AVR；負(fù)荷管理終端；UC/OSII實(shí)時操作系統(tǒng)

1 電力系統(tǒng)負(fù)荷管理的發(fā)展史

我國自20世紀(jì)70年代開始發(fā)展電力系統(tǒng)負(fù)荷控制技術(shù)，比西方發(fā)達(dá)國家晚了近40年，我國電力負(fù)荷控制技術(shù)從70年代發(fā)展至今，經(jīng)歷了4個發(fā)展階段。

第一階段是探索階段，由于20世紀(jì)70年代，我國電力工業(yè)發(fā)展落后，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足但是我國工業(yè)的快速發(fā)展，在當(dāng)時的社會背景下，結(jié)合當(dāng)時我國的國情，引進(jìn)了一部分先進(jìn)的國際設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)，我國電力科研工作者也開始對電力負(fù)荷控制技術(shù)進(jìn)行探索和研究，對引進(jìn)的國外先進(jìn)技術(shù)，消化吸收，慢慢發(fā)展適合自己國家電力發(fā)展的技術(shù)。

第二階段是試點(diǎn)階段，20世紀(jì)80年代末，我國成功研發(fā)出了國產(chǎn)的音頻和無線電力負(fù)荷控制系統(tǒng)，并在一些地區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)，最后取得了令人鼓舞的效果，然后在我國的一些大型城市逐步推廣，最后在全面推廣。

第三階段是應(yīng)用階段，20世紀(jì)90年代，我國陸續(xù)在全國范圍內(nèi)建立了200多個規(guī)模不等的電力負(fù)荷控制系統(tǒng)，一部分采用的是無線電控制技術(shù)，還有一部分采用的是音頻或者電力載波控制技術(shù)，在一些無線電覆蓋不到區(qū)域，采用分散性裝置來實(shí)現(xiàn)。

第四階段是發(fā)展階段，為了緩解我國的電力供需矛盾，電力負(fù)荷控制系統(tǒng)得到進(jìn)一步發(fā)展，由原來的單一負(fù)荷控制，逐漸向建立保障電網(wǎng)安全及管理應(yīng)用方面的多元化發(fā)展，發(fā)展成電力負(fù)荷管理系統(tǒng)，隨之帶來是負(fù)荷管理系統(tǒng)終端的研究開發(fā)，但由于我國的微電子技術(shù)落后，幾乎所有的微處理器和微控制芯片都是進(jìn)口國外的，極大的限制了我國電力負(fù)荷管理系統(tǒng)終端的發(fā)展，依然落后于國外發(fā)達(dá)國家。

2 負(fù)荷管理終端設(shè)計的發(fā)展趨勢

創(chuàng)新是驅(qū)動發(fā)展的第一動力，我國科技的迅猛發(fā)展，正是得益于我們對創(chuàng)新的重視，創(chuàng)新使得現(xiàn)代化管理技術(shù)開始應(yīng)用到各行各業(yè)，電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的現(xiàn)代化技術(shù)水平、系統(tǒng)規(guī)模以及應(yīng)用程度就是現(xiàn)代供電管理現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志，是創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要體現(xiàn)。由于我國幅員迂闊，人口眾多，建立電力負(fù)荷管理系統(tǒng)需要大量的終端系統(tǒng)，而且終端系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性思得尤為重要，因此，未來的發(fā)展趨勢是重點(diǎn)發(fā)展配電網(wǎng)自動化、遠(yuǎn)程抄表及負(fù)荷綜合管理等，具體體現(xiàn)在4個方面：發(fā)展多方位服務(wù)、提高系統(tǒng)的自動化水平、多種組網(wǎng)技術(shù)結(jié)合和更好的服務(wù)于電力企業(yè)，并開發(fā)更多適合我國國情的終端平臺功能，不斷提高我國電力負(fù)荷管理系統(tǒng)終端的可靠性和抗干擾性，不斷完善電力負(fù)荷管理系統(tǒng)終端，推動我國電力管理系統(tǒng)的飛速發(fā)展。

3 基于AVR的負(fù)荷管理終端設(shè)計

3.1 設(shè)備的選擇

在設(shè)計負(fù)荷管理系統(tǒng)終端裝置時，選擇的硬件設(shè)備不僅要滿足用戶的功能需求和電磁兼容性，還要考慮到成本和設(shè)備的可靠性，在保證設(shè)備滿足服務(wù)的條件下，盡可能的降低成本，增加收益，綜合考慮，筆者選擇了Atmel公司AVR系列單片機(jī)中的Atmega128作為負(fù)荷管理系統(tǒng)終端的主處理器。在其他設(shè)備上，筆者的選擇為：為了使時鐘走的更準(zhǔn)確，選用晶振型號為HC-49/S-16M的外部晶振；外部存儲器選擇Flash和SRAM兩部分；實(shí)時時鐘選用芯片型號為X1226的設(shè)備，保證一個精準(zhǔn)的時間；交流采樣電路中選用電能計量芯片為ADE7758的交流采樣芯片；遙控遙信電路采用無源遙信方式，來增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力；本系統(tǒng)的液晶采用的是128*64點(diǎn)的點(diǎn)陣式液晶，采用SSD1815驅(qū)動芯片；語言警告采用的是美國ISD公司的ISD2590單片語音錄放集成電路作為語音提示的核心部分；電力設(shè)備的通訊接口采用的是RS232和RS485接口；調(diào)試芯片時選擇的設(shè)備是JTAG。

3.2 操作系統(tǒng)的選擇

在電力系統(tǒng)的自動化裝置中運(yùn)用的最早的操作系統(tǒng)是由Wind River公司生產(chǎn)的PSOS操作系統(tǒng)，現(xiàn)在已由VxWorks、Windows和US/OSII操作系統(tǒng)所取代，由于電力負(fù)荷控制系統(tǒng)對所采用的操作系統(tǒng)的要求是成本較低，操作穩(wěn)定性要好，所以筆者選擇US/OSII操作系統(tǒng)，雖然次操作系統(tǒng)免費(fèi)但并不低質(zhì)，US/OSII操作系統(tǒng)具有高質(zhì)量的實(shí)時內(nèi)核和較好的可移植性，在全球各個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。將US/OSII操作系統(tǒng)移植到AVR單片機(jī)中時，主要與3個文件有關(guān)，即OS_CPU.H、OS_CPU_C和OS_CPU_A.ASM.

3.3 電力負(fù)荷管理系統(tǒng)終端的主要設(shè)計功能

負(fù)荷管理系統(tǒng)終端是由硬件和軟件兩大部分組成，硬件主要就是以AVR單片機(jī)為主的設(shè)備，決定著終端的用途和功能框架，軟件就是US/OSII操作系統(tǒng)，決定著終端的易用性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。將負(fù)荷管理系統(tǒng)終端安裝在用戶側(cè)，電力企業(yè)則為主站，終端相應(yīng)主站發(fā)來的各種信息，將不同用戶的用電信息匯集起來進(jìn)行處理，終端與主站之間通過230M無線電臺或者GPRS等進(jìn)行通訊。電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的終端主要的功能是：采集用戶用電的電壓、電流和功率等信息，當(dāng)出現(xiàn)用電高峰時，進(jìn)行錯峰用電和有序用電的處理，例如設(shè)定用戶的功率或電量值，對用戶進(jìn)行負(fù)荷控制，在用戶超額用電時，及時警告。

參考文獻(xiàn)

[1]聶洪雷.基于ARM平臺的電力負(fù)荷管理終端設(shè)計[D].山東大學(xué)，2009.

[2]王振坤.基于ARM和Linux的遠(yuǎn)程負(fù)荷管理終端設(shè)計[D].湖南大學(xué)，2011.

（作者單位：國網(wǎng)湖南省電力公司慈利縣電力分公司）