电力客户远方采集终端的关键设计技术

维普资讯 http://www.cqvip.com 文章编号：１００９—１８３ｌ（２００７）０６—００２５—０３　电力客户远方呆集终瑞的茭键设计技术　杨凤海　，冯喜军。，黄深喜ｚ．张钰曼ｚ　（１．北京电力公司，北京　１０００３１；２．长沙威胜信息技术有限公司．长沙４１００１３）　Ｋｅｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｕｓｅｒ　ｒｅｍｏｔｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｕｎｉｔｓ　ＹＡＮＧ　Ｆｅｎｇ－ｈａｉ　．ＦＥＮＧ　Ｘｉ－ｊｕｎ２，ＨＵＡＮＧ　Ｓｈｅｎ—ｘｉ２，ＺＨＡＮＧ　Ｙｕ—ｍｉｎ　（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００３１．Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｗａｓｉｏｎ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＣｏＬｔｄ．，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００１　３，Ｃｈｉｎａ）　．，摘要：电力客户远方采集终端（ＥＲＴＵ）是电能量计量管　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｕｓｅｒ　ｒｅｍｏｔｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｕｎｉｔｓ（ＥＲＴＵ）ａｒｅ　理系统的重要组成部分　介绍了新型ＥＲＴＵ的组成和关键设　ｉｍｐｏ￣ａｎｔ　ｐａｒｔｓ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｐｏｗｅｒ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　计技术，尤其对基于恢心控制模块、嵌入式操作系统¨ｎｕｘ的　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃａｌ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ａｎｄ　ｋｅｙ　ｄｅｓｉｇｎ　软硬件开发平台和通信模块设计作了详细论述．为今后开发　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ａ　ｎｗｅ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ＥＲＴＵ．Ｉｔ　ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｓｏｆｔ—　电力市场技术支持系统提供了技术保障。　ｗａｒｅ　ａｎｄ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｏｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｏｄｕｌｅ　ａｎｄ　ｉｎｓｅｔ　Ｌｉｎｕｘ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｍｏｄｕｌｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｎ　．关键词：电力客户远方采集终端：核心控制模块：嵌入式　ｄｅｔａｉｌＩｔ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｆｏｒ　ｐｏｗｅｒ　ｍａｒｋｅｔ　ｔｅｃｈｎｏｌ—　Ｌｉｎｕｘ：通信方式　ｏｇｙ　ｓｕｐｐｏｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｍｔ　ｉｎ　ｆｕｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＥＲＴＵ；ｃｏｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｏｄｕｌｅ；ｉｎｓｅｔ　Ｌｉｎｕｘ；ｃｏｍ—　ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　随着我国电力体制改革的进一步深化以及电　，　中图分类号：ＴＭ７６４、１；Ｆ４０７、６１　文献标志码：Ａ　比以往更加重视经济效益要　，　窟　．　的操作。　凶此也越来越注重依靠　～…　．先进的电．能量计量管理系统（ＡＭＲ／ｒＭＲ）提高绎济　效益　ＡＭＲ／ＴＭＲ系统为电力公司由计划经济向市　０十肚耳ＩＩ＋甘　７ｊ早士上＾　１１＝１　Ｉ血　Ｉ、Ｉ，　ｒ｝Ｔ　１６０　Ｘ　１６０点阵　ＬＣＤ　示屏　，／／Ｊ江　Ｉ寸　２ｖ７￣．　ｌ　Ｊ　Ｈ／Ｊ　ｕ　］Ｘ／ｌ、ｌ７Ｉ　，　Ｊ　犬　表数据采集、分析处理的自动化，可以方便地解决电　量和相关数据存测量、采集、监视、统计、分析、结算　寺±１、币甲仔在的Ｉ＿’●●。’…－＿＿－●＿ＪＪ时性～、买时性、－ｌ…、真买性、……、唯一性…准　’一　遥控输出接口卜一　遥信输入接口　一　ＥＲＴＵ　－　－Ｉ抄表Ｒｓ４８５接ｑ　董　’　一Ｉ堆　Ｋ　埂ｕ＇　确性、合理性问题，很大程度上降低了计算线（网）损　率难度．实现堵漏增收的目的。同样通过ＡＭＲ／ＴＭＲ　系统可以解决电力市场下的新问题，如计量问题，电　告警控制Ｖ－　及　核心控制　模块　话音Ｍｏｄｃｒｎ通信榜　键盘　一　选配　ｌ　譬　ｔ　量结算．负荷预测。　ＥＲＴｌＩ作　ＡＭＲ／ＴＭＲ系缔的前端设各　且有　其一　＋ｌ　ＧＰＲｓ数据通信模块ｆ　非常重要的　甬，它实现了ＡＭＲ／ＴＭＲ系　数据　采集、存储、预处理和转发，并完成用户用电的管理　＝＝１　鋈靠卜　电源模块　ｃＤＭＡ数据通　ｉ葛　唪　一　和控制功能　微电子、通信和软件技术的飞速发展给　图１　ＥＲＴＵ的工作原理框图　端不断涌现Ｒｌ　。量＿ｒ。　利条件，新型终　为了满足ＡＭＲ／ＴＭＲ系统的需要．通常来说采　其功能也越来越强大。　集终磊　合各相关产　蒜藩。，　弄　高粪　口　，ｌ　ＥＲＴＵ的Ｔ作原理　ＥＲＴＵ的Ｔ作原理如图１所示，它通过ＲＳ４８５　下基本功能和性能：　・采集功能：能够采集存储于电能表中的各类　电量及配电变压器监测数据，包括有无功电能、总功　或脉冲方式．采集各个计量点电表数据，并存储于终　端中．经终端处理后．通过适当的通信信道（如ＧＳＭ／　率及各分相功率、电压、电流、功率因数、电压合格　率、报警事件等；能够实现各类数据本地分类存储，　ＳＭＳ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、语音Ｍｏｄｅｍ、专线Ｍｏｄｅｍ、以太　网络或光纤等）发给ＡＭＲ／ＴＭＲ系统的通信前置机；　系统也可以发出远方命令．远程控制终端执行相应　收稿日期：２００７—０８—０６　有效存储时问不低于９０　ｄ；可以实现现场运行监测　及报警，并主动上报报警事件。　・通信功能：通信规约满足（（Ｑ／ＧＤＷ　１３０一　２ｕｕ　电刀贝何官埋糸现烈惦　猢桃　ｌ、Ｊ厶ｕ　茸什　Ｖｏ１．９，Ｎｏ．６　Ｎｏｖ．，２００７　Ｐ０ＷＥＲ　ＤＳＭ　ｆ　２５　维普资讯 http://www.cqvip.com

部分》要求，并可根据实际应用和通道特性进行适当　扩充：支持语音Ｍｏｄｅｍ、以太网或ＧＳＭ／ＳＭＳ、ＧＰＲＳ、　ＣＤＭＡ等方式：若采用公共无线网络（如ＧＰＲＳ、　ＣＤＭＡ），则应为数据安全性以及运行经济性提供强　有力的技术保障措施。　・高可靠性：终端的可靠性、电磁兼容性能必　需很高．以适应恶劣的运行环境，并且应具备很宽范　围的温度特性。　２．２嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统　采用嵌人式Ｌｉｎｕｘ作为采集终端技术平台的操　作系统是终端开发前深思熟虑的结果，由于拥有源　代码，因此能够充分了解、掌握操作系统的每一项技　术，避免了操作系统的技术封锁，大幅度减少了安全　隐患。嵌人式Ｌｉｎｕｘ是快速定制不同客户需求的理　想软件平台，在￣ｎＴ）－Ｌ－ｆ＂－方面，完成了几个关键性的　设计改进和优化：　・易维护性：终端的运行参数、通信规约以及　应用程序等均可远程维护。　・可扩展性：具有计量遥测功能，配备遥信和　遥控输人输出接口。　・安全性新要求：为了提高终端数据的安全　性，尤其是在使用公用网络的情况下，应采用高强度　・减少了对系统资源的占用：经过仔细研究，　将嵌人式Ｌｉｎｕｘ最小可以裁减到１００　Ｋ左右，具有　带以太网功能的嵌人式Ｌｉｎｕｘ内核最小做到２００　Ｋ　左右，Ｌｉｎｕｘ内核采用动态加载方式，因此对运行空　间和存储空间的占用均可调整。　・系统可定制性：嵌人式Ｌｉｎｕｘ的微内核都只　的加密算法对通信数据和命令进行加密，保证终端　和系统不受外来人侵。　占很小的一部分，其余的功能都可以根据客户需求　采用专门工具对其进行裁减、删减冗余的功能模块，　增加必需的功能模块，使操作系统具有很强的可裁　２　ＥＲＴＵ的关键设计技术　先进的ＥＲＴＵ往往体现了平台化设计理念。在　设计新一代采集终端时，平台化设计思想始终贯穿　产品研发的全过程，终端所采用的嵌人式ＣＰＵ、嵌　人式操作系统、通信方式等关键技术充分考虑了终　减性。　・系统实时性．相对专门的实时嵌入式操作系　统来说嵌人式Ｌｉ　的实时性相对较弱，但可以通　，过设计实时软件模块化在内核空间实现调度策略、硬　件中断异常和执行程序的实时机制进行改进和优　，端技术平台化和终端产品系列化的要求，并且在终　端应用功能上也充分考虑了产品不同应用层次的差　异性。平台化的采集终端关键设计技术主要体现如下。　２・１核心控制模块　近年来，嵌人式微处理器在处理速度、低功耗和　集成度等方面发展迅速，先进的ＡＲＭ系列片上系　统（Ｓ０Ｃ）已经成为新一代３２位嵌人式ＲＩＳＣ微处理　器的主流，在工业控制、通信等领域得到广泛应用。　根据电力客户数据采集的应用特点，通过仔细　对比分析，选择的核心控制模块为Ｓａｍｓｕｎｇ公司的　ＡＲＭ９　ＳＯＣ：￥３Ｃ２４１０。￥３Ｃ２４１０集成了１６／３２位　ＡＲＭ９２０Ｔ的ＣＰＵ内核、１６　ＫＢ的指令Ｃａｃｈｅ、１６　ＫＢ　使系统具备了较强的实时性。　・系统可靠性：嵌入式Ｌｉ　作为ＵＮＩＸ的一　个重要分支在设计上继承了ＵＮＩＸ的许多功能和　特点其中有对读、写进行权限控制、审计跟踪、核心　授权等技术这些都为安全提供了保障。　・系统可移植：Ｌｉ　ｘ支持世界上主流的微处　理器其中包括ＡＲＭ９，由于￥３ＳＣ２４１０是在ＡＲＭ９　内核的基础上增加了大量的专用外设来实现的一种　．，，，，嵌人式ＳＯＣ，因此Ｌｉ　，在￥３Ｃ２４１０上的移植有很　的数据Ｃａｃｈｅ、ＭＭＵ、ＬＣＤ控制器（含ＳＴＮ和ＴＦＴ）、　ＮＡＮＤ　Ｆｌａｓｈ引导与存储控制器、８个片选端口、１个　ＳＤＲＡＭ控制器、３通道ＵＡＲＴ、４通道ＤＭＡ、４通道带ＰＷＭ的ＴＩＭＥＲ、Ｉ／Ｏ端口、ＲＴＣ、８通道１０位　ＡＤＣ、触摸屏接口、Ｉ：Ｃ总线接口、Ｉ２Ｓ总线接口、ＵＳＢ　多难题要解决经过研究和分析￥３Ｃ２４１０的组织结　构在很短时间内将Ｌｉ　ｘ在￥３Ｃ２４１０上移植成功，　包括设计和实现了终端核心控制模块的ＬＣＤ控制　器（含ＳＴＮ和ＴＦＴ）ＮＡＮＤ　Ｆ１ａｓｈ引导与存储控制　器３通道ＵＡＲＴ、Ｉ／Ｏ端口、ＲＴＣ、８通道１０位ＡＤＣ、　触摸屏接口Ｉ２Ｃ总线接Ｅｌ、Ｉ２Ｓ总线接口、ＵＳＢ　ＨＯＳＴ控制器ＵＳＢ　ＤＥＶＩＣＥ控制器和２通道ＳＰＩ等　外设驱动程序并将这些驱动程序与操作系统内核　．、、、、，完美地融合为．一体。　ＨＯＳＴ控制器、ＵＳＢ　ＤＥＶＩＣＥ控制器、２通道ＳＰＩ以　及ＰＬＬ时钟发生器。这非常合适设计高性能的　２３终端通信模块　２３．１　语音Ｍ０ｄｅｍ方式　．ＥＲＴＵ。　在采集终端核心控制模块中，采用了灵活的设　计手段，使终端的系统内存ＳＤＲＡＭ可配置，ＳＤＲＡＭ　可供选择的有线拨号网络方式有电信固话网、　网通固化网和铁通固话网等这种方式的实现是由　。电信服务商提供通信连接，使用方在电力客户远方　和Ｆｌａｓｈ电子盘的容量可以支持８　ＭＢ、１６　ＭＢ、３２　ＭＢ、　６４　ＭＢ或１２８　ＭＢ的配置，从而可以满足不同层次　的应用要求，增强了采集终端的适应性。　采集终端侧和主站计算机侧安装拨号Ｍ０ｄｅｍ实现　通信对接拨号连接方式有以下的技术特点：使用内　。置拨号Ｍ０ｄｅｍ模块同远方主站进行数据通信；在通　２６　Ｉ电力需求侧管理　第９卷第６期２００７年１　１月　维普资讯 http://www.cqvip.com

２妻　通信的要　３一　２壁　青３。　，　黧　０　Ｍ　妻　立　门　，，　电力负荷管理系统的专用频点…　３０千ＭＨ绊ｚ　．　单　喜　，目前已经建成为　釜曩　前各类通信技术耋　量　，　程中，充分研究了，最后将语音Ｍ。ｄｅｍ、ＧＰＲＳ／ＳＭＳ和　　ＴＭＲ　ＥＲＴｕ是一种技术含量很高的产品，它在ＡＭＲ／　‘。荔　蒜　：　Ｅ　赢功应　　芋　：．　二＝＝　。　１－　一　一　４　：　利　出版社，，邓永辉．配电自动化系统　２００３．　Ｍ　．第２版