基于Xenomai的实时测控系统的研究与实现

介绍实时操作系统仿真框架Xenomai和操作系统自适应域环境Adeos(Adaptive Domain Environment for Operating System)的基本原理.分析带有中断屏蔽功能的Adeos中断管道机制,以及用户态下混合执行模式的实时任务被抢占和"优先级反转"问题.应用Xenomai的实时核构建了Xenomai/Linux双内核实时机制;通过Xenomai提供的可插式接口仿真模块实现了基于RTAI API的应用程序编程;结合IPC等具体硬件实现了一套模拟小型电站任务的实时测控系统.运行结果显示系统满足电力系统硬实时的时限要求且运行稳定.     

同步相量测量装置的以太网通信接口的设计

由同步电压测量装置、通信网络和监控中心组成的电网实时动态监控系统是电力系统研究和发展的方向,采用光纤以太网构建全网相角实时传输通道为信息的快速、时效的传输提供了保证;针对当前电力系统动态安全监控系统中相角测量装置（PMU）数据传输速率低、联网能力有限的现象,提出基于双DSP结构、具有网络接口的PMU硬件电路方案,给出了以太网接口的设计电路、网络协议栈的实现方法及程序流程,从而可实现在PMU广域测量数据基础上对电网的运行状态进行实时监测.     

基于LoRa自组网的电能采集系统设计与实现

为了实现用电设备运行状况的远程监测,需要对设备运行时的电能参数进行采集并上报至云平台。针对上述目的,本项目设计了一种基于LoRa自组网技术的电能采集系统,整个系统主要由数据采集节点和集中器组成。数据采集节点采用RN8209电能计量芯片实现负载电能数据的精确采集,并通过LoRa通信模块将数据发送至集中器。集中器采用了基于NB-IoT通信模块和LoRa通信模块的双模组设计,通过LoRa模块接收节点上报的数据,并通过NB-IoT模块转发至物联网云平台。本系统利用LoRa载波侦听技术设计了基于CSMA/CA的星型自组网络,实现了节点与集中器间的无线通信,适用于低成本、小规模的远程电能数据采集系统。通过实验验证,该方案的数据采集功能、LoRa自组网通信功能和NB-IoT通信功能均能够正常实现,达到了设计目标。     

集中器常见死机原因分析及解决方法探究

集中器的稳定性可影响数据信息传输速度,如集中器出现死机现象,整个通信系统的信息传输量、信息传递的实时性将无法满足要求,应确保集中器稳定运行。本文探究了导致集中器死机的常见原因与解决死机故障的方法。     

基于PMU的次/超同步谐波参数精确估计方法

随着可再生能源并网发电和远距离交直流输电等应用的快速发展,电力电子技术被广泛应用于电力系统领域。大量传统电力设备被电力电子设备取代,使得电网谐波干扰、次同步振荡等扰动现象更加频繁。为了及时监测电力系统中因次同步振荡引起的次同步和超同步振荡谐波分量,采取措施保障机组安全和电力系统稳定运行,对遵循IEEE Std C37.118-2011标准的同步相量测量单元(PMU)装置测得的同步相量数据应用于主站监测次同步和超同步谐波分量是时存在的问题进行了分析,指出了其局限性。结合快速傅里叶变换(FFT)频谱修正理论,提出了在PMU装置上实现分布式次同步和超同步谐波分量参数估计的高精度辨识方法。总结了其中的关键技术,并通过仿真试验验证了该方法的可行性和准确性。该方法在PMU装置上实现了分布式的次同步和超同步振荡参数在线辨识精确估算。通过试验和实际工程数据,验证了PMU实现次同步和超同步振荡在线辨识告警的可行性和准确性。     

面向电网PMU时序数据的云边协同技术

相量测量单元(phasor measurement unit, PMU)时序数据在支撑电网安全稳定运行中发挥了重要作用, 而随着电网调控云建设, 电网运行数据统计分析等业务对PMU时序数据的云端共享提出了需求. 本文提出了一种面向PMU时序数据的云边协同技术, 该技术针对PMU时序数据的存储和访问特性, 构建数据协同模型架构, 实现PMU时序数据从电网调度系统生产控制区边缘节点汇集到调控云, 并通过模型化的方式进行共享. 通过在测试环境下进行实施和测试, 验证了该技术的可行性.     

基于Xenomai的实时Linux分析与研究

Linux操作系统具有开源、稳定和支持多平台的特点,非常适合于嵌入式系统开发。本文分析了Linux在硬实时方面的不足,详细介绍了Linux的一种硬实时解决方案——Xenomai。分析了Xenomai的Adeos构架基础;借助S3C2410平台的Xenomai实现,说明了其用户层实时实现的关键;还介绍了Xenomai支持多种RTOS的API构架和用户层实时程序实例。     

基于STM32的iBeacon集中器设计

针对iBeacon设备的管理问题,本文设计了一个基于STM32的iBeacon集中器.集中器可以采集周围的iBeacon 数据包,并可通过串口、以太网或WiFi将数据包实时地转发至用户计算机,实现管理iBeacon设备的功能.集中器硬件设计上选用了内存大且通信接口丰富的STM32F407作为MCU,使集中器能读取大量的iBeacon设备并通过多种方式转发iBeacon数据包.软件设计上应用了循环FIFO队列,实现iBeacon数据包的缓存.测试结果表明,集中器无丢包现象,稳定可靠.     

基于数据边缘计算的智能集中器设计与应用

集中器在智能抄表系统中有着重要的中继作用,为实现电能计量自动化向智能化的转变,如何结合新的通信技术和智能计算技术,开发新一代智能集中器迫在眉睫.主要讨论如何实现基于数据边缘计算的智能集中器设计与应用.首先分析了具有边缘计算功能的智能集中器设计可行性方案,然后重点讨论了基于边缘计算的数据采集算法,包括数据库构建、数据筛选、数据清洗方法,最后讨论了数据融合与决策管理,提出了一类智能运维方法.所提出的设计思路能实现电能计量大数据的分布式计算,降低云计算数据中心的计算压力,有效提高电能计量系统运维效率.     

基于Linux和Xenomai的实时测控系统

如果能够提供一种将基于传统实时操作系统开发的应用程序透明地移植到Linux上的解决方案,那么Linux在实时领域的应用就会更加广泛;Xenomai就是为解决这个问题而发起的一个开源项目,相比于同类方案中RTLinux和RTAI,Xenomai的特点是专注于用户态下的实时性,同时提供与多种流行商业RTOS兼容的接口,这样在其之上构建的实时程序的稳定性和可移植性有了较大的提高;文中介绍了Xenomai的主体功能,分析了其底层实现思想,构建了一套基于Linux和Xenomai的实时测控系统,并对该系统进行了实时性测试,结果表明Xenomai能够胜任硬实时测控系统的需求。     

N-1故障时基于差分进化算法的PMU优化配置

相位测量单元(PMU)能够实现广域电网运行状态的实时同步测量,已经成为监测和控制电网的关键。但是,由于经济和技术的原因,目前不可能在电力系统的所有节点均安装PMU。因此,通过配置最少的PMU而使电力系统达到完全可观测性得到了广泛关注。为此研究了电网在线路/PMU N-1故障时完全可观测的PMU优化配置问题(OPP问题),并应用差分进化(DE)算法进行求解。提出的方法在IEEE-14、IEEE-30和IEEE-57测试系统上进行了应用分析,验证了该方法的有效性。     

PMU测试仪的开发和研究

随着PMU在电力系统中的广泛应用,需要现场对PMU装置进行测试,保证其测量数据的可靠性,然而PMU的检测不同于RTU的检测,也不同于保护装置的暂态检测,需要进行动态检测,因此就提出了PMU测试仪的开发和研究.PMU测试仪能够准确测量PMU装置的动态性能,统计误差,通信规约等性能.首先介绍了PMU装置的现场测试方法,然后是测试仪的硬件结构,动态向量数据的两个分析方案,最后是测试仪系统的软件程序.PMU测试仪的研制解决了在现场对PMU装置的进行动态测试的问题.     

PMU最优配置及其在舰船电力系统中应用研究

针对舰船电力系统的特点和在潮流方程求解中存在的问题,借鉴在陆地电力系统中配置相应的PMU将使潮流方程直接可解的思想,实现采用遗传和粒子群优化算法的基于潮流可解最优PMU配置方案算法。并对其在舰船电力系统中的有效性和适用性进行了比较,可为舰船电力系统配置PMU提供参考。     

基于Xenomai的嵌入式软PLC运行系统研究与实现

在Cortex－A8嵌入式硬件平台上,设计实现了基于Xenomai实时操作系统的嵌入式软PLC运行系统。运行系统采用寄存器式虚拟机设计方案,运行系统可以加载并执行编程系统生成的软PLC目标文件,实现相应的控制功能。     

多类型智能表数据集中器的研究与设计

为提高自动抄表系统的效率,论文介绍了一种可对水、电、气等多种类型的智能仪表进行数据采集和管理的新型数据集中器的结构模型。集中器以S3C2440微处理器为硬件核心,嵌入式μCLinux为操作系统,实现了数据采集、分析、存储、以太网、GPRS通信等多任务功能。此模型数据集中器主要针对多类型智能仪表数据信息进行采集,通过RS485或ZigBee无线通信上传到数据集中器。集中器具有Webservice服务功能,用户可登录访问集中器Web页面,对智能仪表访问、管理。     

Xenomai平台下基于以太网的实时通信方案

分析Xenomai平台下实时通信的要求,提出一种基于以太网的实时通信解决方案。将以太网网卡驱动从Linux内核迁移至 Xenomai实时内核,采用时分多址的介质访问控制机制,对各个节点的数据帧发送时刻进行控制,利用多路分解方法解决线程和数据包的优先级倒置问题,采用零拷贝技术减少数据包穿越协议栈时的复制次数。实验结果表明,该方案能实现Xenomai平台下任务间的实时网络通信。     

低压电力线载波集中抄表系统集中器设计

分析了集中器在低压电力线载波集中抄表系统中的功能,详细介绍了集中器的软、硬件结构原理及具体实现。在硬件结构上,为集中器设计了多种通信信道,用户可根据实际需要在多个信道之间切换。软件实现方面,上行通过串口中断接收管理中心下发的指令,下行由主控CPU完成控制,主动下发抄表指令并接收电表数据。该集中器数据抄到率达100%,已经通过中国电力科学院检测。     

基于多时间尺度的电力变压器异常数据检测

随着电力变压器在线检测技术的发展,如何对变压器运行过程中的异常数据进行准确检测,是保证变压器稳定运行的重要基础,也是电力系统能够稳定供电的前提条件。该文针对变压器运行时产生的油温数据,提出一种基于多时间尺度-长短期记忆网络（MT-LSTM）的电力变压器异常数据检测方法,该方法能够捕捉不同时间尺度的信息,更好地构建短时间记忆和长时间记忆,进而提高异常数据检测效果。通过与传统方法的实验结果进行对比、分析,表明该方法能够准确地检测出油温异常数据,为电力系统的稳定运行提供安全保障。     

基于ARM的GPS/无源北斗互备PMU研究与设计

介绍了同步相量测量单元,在广域测量系统中实现对电力系统各个节点数据的同步采集和相量监测。分析了利用北斗信号的必要性和可能性,设计基于ARM处理器与DSP处理器相结合的双CPU的结构,完成对GPS信号和北斗信号的采集和处理,实现PMU单元的实时数据信息采集及时标数据的发送和接收,与以太网络连接。     

机载远程智能接口数据集中器研究与实现

文章研究目的是研究新一代飞机机载计算机中具有通用化、标准化的远程智能接口数据集中器,以满足新一代飞机综合化航空电子系统要求;文章首先描述了远程智能接口数据集中器功能原理,然后重点介绍了AFDX网络通信、高速模拟信号采集、小信号处理、大功率控制、接口控制软件设计等远程智能接口关键技术,最后给出远程智能接口数据集中器具体实现;机载远程智能接口数据集中器已经在新一代飞机综合航电系统通过系统验证,试验结果证明远程智能接口数据集中器实现了各种传感器信息就近采集、及时进行数据转换和驱动输出控制的功能要求.