前端数据采集 - 嵌入式系统在电力变压器监测中的应用研究

　　①前端数据采集：电力变压器的监测参数包括温度、电压/电流和开关状态三类参数，其中温度和电压/电流为模拟量，温度信号通过温度传感器获取，电流/电压信号通过电流/电压变送器获取；模拟量获取后的取值均为0~5 V的电压信号，均经过信号隔离电路LM339后输入到多路转换电路CD4051,之后经由采样保持电路LF398,输入到A/D转换器，将获取的模拟信号转换为数字信号，然后由CPU进行数字处理；开关状态为开关量信号，通过去抖和整形信号处理后，交由开关量信号接收电路送至CPU,然后由CPU进行统一地信号处理。

　　②数据处理：CPU对采集的模拟量和开关量进行排序和归一化处理，形成标准的数据格式，并按窗口方式进行移动保存，同时对采集数据进行异常判断，加注异常标识，以便优先上传和处理。

　　③数据上传：CPU根据数据处理的结果，通过标准USB接口电路和带USB接口的射频电路（USB GPRS模块），优先上传带有异常标识的数据，在没有异常标识的情况下，定时轮流上传模拟量和开关量信号。

　　④数据显示：通过LED构成的显示电路，在LED上轮流显示采集的温度值、电压/电流值。

　　⑤配置管理：通过RS485接口电路接受远程配置管理，包括采集数据整定值、数据保存窗口大小、异常数据阀值、上传数据格式、上传信号通道配置、上传信号时间配置等。

二 电力变压器监测系统实施参数

　　1 系统实施参数

　　①CPU:（ARM9）AT91RM900,主频266 MHz;

　　②A/D转换：12 bit;

　　③操作系统：嵌入式Linux;

　　④多路转换开关：CD4051,8路；

　　⑤模拟量：支持8路；

　　⑥开关量：支持8路；

　　⑦RF模块：采用移动网络（GSM）的USB GPRS接口模块；

　　⑧远程通信接口：RS485,用于系统配置；

　　⑨显示：2×6 bit LED.

　　2  软件参数配置

　　①采集点数配置：根据实际采集点配置采集点数；

　　②采集参数值整定：归一化参数映射值；

　　③异常整定：采集参数连续3次超过整定值，即为异常；

　　④远程通信整定：包括传输通道配置、传输时间配置、传输优先级别配置。

　　3  采集参数

　　①温度采集点数：3路；

　　②电压采集点数：3路；

　　③电流采集点数：2路；

　　④开关量采集点数：4路。

　　本文给出的针对电力变压器的监测系统，可以扩展应用于其他的电力设备。其中的模拟量采集信号可以进行扩充，达到32路，开关量采集信号可以达到16路。为了保证系统的抗干扰性，本文设计的监测系统采用高抗干扰性能的USB GPRS模块，并采用信号监测及返回校验和看门狗，保证远程传输的可靠性。并采用相应的电磁屏蔽方式，对系统中的核心部件进行屏蔽处理。