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1、基于 ARM 的远程配变监控终端研究与设计 II摘 要 我国经济的快速发展促进各行业对电力需求的飞速增长，电力需求侧管理随着电力系统管理的自动化而不断发展起来。用电现场负荷监控终端是电力需求侧管理的一个重要组成部分，它为有效利用能源、合理分配能源，鼓励用户均衡用电，实现电力需求侧科学管理提供了技术基础。 负荷监控终端利用微电子技术、电力电子技术和传感器技术对用电现场的各种电能参数进行采集和全方位监控， 在电力需求侧管理中承担着重要角色。它为电力管理部门和用电企业间搭起了信息桥梁， 不仅实时提供企业用电的各种信息，而且能够及时执行电力管理部门的远程命令，实现远程操作。电力管理部门向终端安排合理的
2、用电方案，能够对企业的用电实现宏观调控，这对企业的长足发展和电力管理部门的合理调度电能有很好的推动作用。因此对负荷监控终端的研究具有重大的现实意义。 论文对目前国内外的负荷监控终端在的发展现状进行了概述，分析了负荷监控终端在国内的电力负荷管理技术中的地位和作用，以及当前负荷监控终端系统的技术水平和实现方法，在研究了终端设计多项技术的基础上，结合工程项目的要求对微处理器和操作系统进行了具体选型，设计了一种基于ARM 和 C/OS-的配变监控终端，在基于ARM技术的LPC2124 微处理器 和外围接口芯片上，进行了终端系统的设计；实现了 COS-在LPC2124MCU 上的移植；编写了基于 C/O
3、S-的API 接口函数和底层硬件驱动程序；采用多任务按优先权调度的方式解决了任务处理的实时性，克服了传统前后台软件在复杂的监控终端设计中实时性差的弊端，实践证明用这种设计思想制作的配变监控终端能较好地满足工程应用实际需要。 关键词：嵌入式系统；远程抄表；GPRS； C/OS- 工程硕士学位论文 IIIAbstract With the rapid development of the economy of our country, the requirement of power increases quickly in all enterprises. Demand-Side Managem
4、ent(DSM) is developed with the development of power system management automation. The terminal of distributend and monitor in power consumption field is a important department of DSM, it is a usable technical bases that using energy validly, distributing energy reasonably, encouraging consumers usin
5、g electronic equally and realizing power system management automation. The terminal of distribute and monitor makes use of the technology of micro-electronics, power-electronics and sensor, which collect and control all kinds of electric power parameters of power consumption field, and it is a impor
6、tant part in the DSM. It is a message bridge between management part of electric-power and electric enterprise. Not only can it supply all kinds of message of usage electric enterprise on time, but also can it execute long-distance order of electric-power management part in time, realizing the long-
7、distance operation. The electric-power management department arranges electro-project reasonably and can realize macroscopical control with electronic, which is a force to develop a enterprise and attemper electric-power reasonably in electric-power management part. Since the design of the terminal
8、of distribute and monitor has wide forground. The paper summarizes of the terminal on DSM in different countries analyses the status and function of the terminal on domestic DSM,and the technology level of the terminal and its design method.Based on the reaserch of many technology,we selects the mic
9、roprocessor and operating system combined with the demand of the project and design a procedure presented on terminal which based on ARM and C/OS-. It designs the terminal system based on the LPC2124 and periphery interface chipset;and implements the transplantation of C/OS- on the LPC2124;compiles
10、the hardware drivers process and API interface function based on C/OS-;the system introduces multitask based on dispatching priority to solve the disposal of project in real time,which cnquer the disadvantage of using common background system in design of the terminal of distribute and monitor. It i
11、s proved that the design of the terminal of distribute and monitor can meet the needs of project application. Key Words:Embedded system; Remote reading meter; GPRS; C/OS- I湖湖 南南 大大 学学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文
12、中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：晏五一 日期：2007 年 5 月 8 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密，在_年解密后适用本授权书。 2、不保密。 （请在以上相应方框内打“” ） 作者签名：晏五一 日期：2007 年 5 月 8 日 导师签名：朱志杰
13、 朱健 日期：2007 年 5 月 8 日 工程硕士学位论文 - 1 -第 1 章 绪 论 本章简介了中外电力需求侧管理发展与现状，国内负荷监控终端的发展现状和研究的现实意义，以及嵌入式系统在负荷监控终端的应用。介绍了这一课题的研究背景、研究思路、以及研究过程中的工作重点和创新之处。 1.1 国外电力负荷管理技术的发展 有效地利用能源、合理分配能源，鼓励用户均衡用电，实现电力需求侧科学管理是电力管理工作者面临的一个重要课题。 利用市场杠杆， 用不同电价鼓励用户均衡用电， 必须有相应的技术支持。 1913 年，都得尔等三人提出用200Hz/10V 的电压在供电网络上去控制路灯和热水器的方案，提出
14、了最早的音频控制方法，试图从技术上探索对科学管理用电提供支持的可行方法。自20 世纪40 年代起，欧洲大陆各国开始广泛地发展和应用集中音频控制技术。日本在60 年代开始注意研究负荷控制技术，从欧洲引进制造技术，到70 年代已广泛安装使用了音频脉冲控制装置。而美国，认识到充分利用能源的重要性后，开始大力研究与推广负荷控制技术。在70 年代中期，引进了瑞士的音频脉冲控制装置，后来又开发了无线电负荷控制，配电载波负荷控制和工频电压波形畸变控制等多种控制方式的负荷控制装置来实现电力需求侧的科学管理。到20 世纪90 年代初期，世界上已有几十个国家采用美国技术，使用各种电力负荷控制系统，先后安装各类终端
15、设备已达几千台，可控负荷覆盖面占全世界发电总装机容量的10%以上2。全世界范围内的电力需求侧科学管理迈入快速发展的轨道。 1.2 我国电力负荷管理技术的发展现状 由于历史的原因，我国对电力是商品的意识不强，电力营销中没有完全遵循市场经济的基本规律。虽然电力企业的经济体制和经营体制发生了巨大变化，但由于电力这个商品的特殊性， 先用电， 后收费的现象依然很普遍。 传统的人工 “抄、核、收”是传统经济管理模式下的工作流程，在营销过程中缺乏技术手段，不能有效地起到监督作用，迫切需要一种科学的管理模式加强电力负荷管理。 自20 世纪90 年代中国开始引入需求侧管理以来，电力负荷管理作为需求侧管理的一个重
16、要组成部分得到大力发展， 从最初的单向控制到双向控制，从单纯的遥控功能发展到集遥控、遥信和遥测等多项功能于一体的较为完善的用户侧网络，特别是在20 世纪90 年代中期的初始阶段，得到了大力发展， 显然在电力系基于 ARM 的远程配变监控终端研究与设计 - 2 -统的电力供应远远不能满足电力市场的需求的情况下，使用必要的限电手段从而保证电力系统发电、供电的安全，而利用电力负荷控制系统进行限电，又是最方便、直接和损失最小的方式。 通过有效的负荷管理，可以有效控制高峰负荷、移峰填谷、缓解日益扩大的“峰谷差”所带来的低用电效率，也对提高电力网络的经济运行、减少电力供应侧的运行成本、解决大面积的“电荒”问题都具有现实和深远的意义5，以广东电力集团为例，2003 年8、9 月仅因加强负荷的移峰填谷管理所带来的效益就相当于新建一个500MW 电厂，电网平均负荷率也比上年同期上升约3.5 个百分点，这也是各发达国家不遗余力地完善负荷管理系统的根本原因。近年来，国家电力管理部门多
