【摘 要】
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随着国家“双碳”目标的提出,电气化形势成为必然,电能使用愈发广泛,为了保证供电安全稳定,电能管理系统需要优化电力资源的管理,以此保障电力系统的稳定。电能信息采集系统作为电力系统的重要组成部分,能够实现远程实时采集电能数据,并上传至主站中心,便于信息管理;主站中心工作人员可以通过分析用电数据,调整用电结构,为电能管理系统提供绿色用电决策。根据用电数据采集和数据传输的需求,本文设计了一种基于uC/OS
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随着国家“双碳”目标的提出,电气化形势成为必然,电能使用愈发广泛,为了保证供电安全稳定,电能管理系统需要优化电力资源的管理,以此保障电力系统的稳定。电能信息采集系统作为电力系统的重要组成部分,能够实现远程实时采集电能数据,并上传至主站中心,便于信息管理;主站中心工作人员可以通过分析用电数据,调整用电结构,为电能管理系统提供绿色用电决策。根据用电数据采集和数据传输的需求,本文设计了一种基于uC/OS嵌入式实时操作系统的电能信息采集系统,系统包括电源模块、通信模块和存储模块等模块的设计。针对目前电能信息采集系统中存在的问题:通信方式少且效率不高;远程通信数据量大,通信费用高。本文从以下几个方面研究、设计并提出解决方案:（1）针对电能信息采集系统普遍使用单一通信网络进行数据传输的局限性,采用多种通信网络实现对电能数据的传输。通过研究对比几种通信方式,本文选择在采集终端与智能电表之间采用RS485通信采集,采集终端与主站之间采用4G、LoRa（Long Range Radio,LoRa）和以太网的方式进行通信,能够兼顾终端通信灵活性和网络传输速度的要求,实现远距离、高速稳定传输电能数据。（2）为了解决数据传输过程中通信数据量大和通信费用高的问题,本文结合LZO（Lempel-Ziv-Oberhumer,LZO）无损压缩技术和游程编码技术,对数据压缩方案进行研究。终端在采集电能数据时,把报文帧数据做转置预处理,使其出现连续重复的特性,符合游程编码技术的编码规律,然后对处理后的数据使用游程编码技术进行数据压缩,输出编码文件后再使用LZO进行二次编码。经过实验验证,该方案提高了数据传输的通信效率,为高频数据采集和大规模数据传输提供了可行性方案。（3）为了实现参数配置界面的可视化,方便工作人员在现场配置参数、调试设备和查看数据,本文基于Qt软件设计了上位机软件。上位机软件可以通过RS232串口通信对采集终端进行参数设置,RS485采集电路根据下行采集参数对电能数据进行采集,通信模块根据系统参数连接主站服务器并上传电能数据,以供主站工作人员分析、处理和监测用电信息。（4）电能信息采集系统的功能测试及验证分析。该系统在应用前,采用触摸式全智能组合式干扰发生器在浪涌、快速瞬变脉冲群和静电三个方面开展电磁兼容性（EMC）做测试,保证系统在电磁环境下的抗干扰性能,经过测试均符合国家标准。采用采集终端、上位机软件和服务器作为实验平台,对系统的采集参数下发、电能数据采集、服务器连接和数据上传主站等一系列进程进行验证测试。测试表明,本文设计的电能信息采集系统满足设计要求。
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