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[摘 要]本文介绍了一种应用于变压器油中气体在线监测系统的嵌入式数据处理平台，详细阐述了平台的硬件设计和软件设计方案，在传统的工控机数据处理平台基础上，增加了油色谱在线监测系统的现场化、智能化和网络化功能，满足国家电网公司2010年提出的智能电网建设规划的技术需求。
中图分类号：TM41 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）42-0097-01
1、引言
我国开展电力设备在线监测技术的开发应用已经有二十年历史，此项工作对提高电力设备的运行维护水平、及时发现事故隐患、减少停电事故的发生起到了积极作用[1][2][3]。随着电网现代化程度的不断提高[4]，以及国家电网公司建设“统一坚强”智能电网目标的提出，电气设备从事故检修到定期检修，再到状态检修的转变是技术发展的必然趋势[5][6]。与原先的事故检修和定期检修不同是，状态检修必须以先进的在线监测为基础。从智能电网建设需要出发，对一次设备智能化建设关键技术——在线监测技术，提出了更高要求：在线监测设备现场化、智能化和网络化[7]。传统的基于工控机数据处理平台的监测产品已经不能满足国家智能电网建设中对电力一次设备智能化的新要求[8]。
随着信息技术的迅猛发展，特别是3C技术（消费电子、计算机、通讯）一体化的加速，嵌入式系统技术的应用日益广泛[9]。嵌入式系统具有可靠性高，实时性强，系统内核小和系统配置要求低等特点，使其在工业过程控制、信息家电、交通管理以及机器人制造等研究生产领域中得到广泛应用。因此，嵌入式系统能够满足智能电网在线监测系统现场化、智能化和网络化的技术要求[10]。
2.系统设计
根据电力设备智能化控制的现场化、智能化和网络化需求，以及有关的电力行业规范内容，综合考虑性价比和稳定性等因素，嵌入式数据处理平台的核心处理器选用ARM9系列的AT91RM9200型号。处理器通过驱动层与硬件对接，实现时钟控制（RTC）、USB存储、网络通信、CAN协议和串口协议通信以及I/O端口读写等功能。处理器通过基本库与多种扩展库的支持，向用户提供网络通信、网页访问、设备通信、数据分析和系统流程信息管理等应用功能。
根据系统总体设计的功能架构，下一步依次进行硬件设计和软件设计。硬件设计对各种功能模块进行匹配选型，并且增加一些辅助模块，实现整个数据处理平台系统的异常中断处理。软件设计包括驱动软件、系统引导软件和文件操作系统软件3部分。
3.硬件设计
硬件设计根据处理器主芯片的匹配要求，结合系统总体设计的功能需求而定，具体的硬件功能需求如表1所示。
本系统的主芯片为Atmel公司的工业级AT91RM9200处理器，其内部集成了一个ARM920T— ARM Thumb处理器，在180 MHz时运行速度高达200 MIPS，内带16KB的数据Cache，16KB指令Cache写缓冲区，全功能的MMU，片内带有Debug通信通道的Emulator，内部Memories，16KB的SRAM 和128KB的ROM。
4.软件设计
电力系统智能电网规划对现场在线监测设备嵌入式数据处理平台的软件需求如表2所示。
结合需求分析，嵌入式数据处理软件平台采用基于嵌入式linux操作系统进行设计，分别开发四项独立的软件组：引导程序（Uboot）、内核驱动程序组（LINUX-kernel）、文件操作系统（ROOTtfs）和嵌入式web服务器程序。
本平台开发的引导程序Uboot是遵循GPL条款的开放源码项目。其源码目录、编译形式与Linux内核很相似，丰富的外围设备驱动程序。
5.应用实例
变压器色谱在线监测系统主要目的是用来在线监测变压器等油浸式高压设备油中溶解的故障特征气体（H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6）的含量及其增长率（另可增加微水变送器来测量变压器油中微水的含量），并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，减少重大损失，提高设备运行的可靠性。
在色谱在线监测系统应用于现场设备时，嵌入式数据处理平台应提供登录、参数配置以及监测结果的界面，并且可以通过以太网络远程访问，满足智能电网规划的现场化、智能化和网络化。应用本文设计的数据处理平台系统产生的上述界面如图1所示。
5、结论
根据本文介绍的设计方案开发的嵌入式数据处理平台，目前已大规模应用在国内变压器油中气体在线监测系统中，在全国超过200个变电站投入使用，已有数千台设备保持长期在线运行，并且通过远程通信定期统计监测结果。实践证明，该嵌入式数据处理平台能够完全替代早期相对独立的工控机系统，实现变压器油色谱在线监测信息的网络互连，完全符合智能电网发展规划的现场化、智能化和网络化需求。
参考文献
[1] 钱苏翔，沈晓梅。大型变压器在线监测技术及其发展[J]。嘉兴学院学报，2007，19（3）：5-8.
[2] 程鹏，佟来生，吴广宁等。大型变压器油中溶解气体在线检测技术进展[J]。电力自动化设备，2004，24（11）：90-94.
中图分类号：TM41 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）42-0097-01
1、引言
我国开展电力设备在线监测技术的开发应用已经有二十年历史，此项工作对提高电力设备的运行维护水平、及时发现事故隐患、减少停电事故的发生起到了积极作用[1][2][3]。随着电网现代化程度的不断提高[4]，以及国家电网公司建设“统一坚强”智能电网目标的提出，电气设备从事故检修到定期检修，再到状态检修的转变是技术发展的必然趋势[5][6]。与原先的事故检修和定期检修不同是，状态检修必须以先进的在线监测为基础。从智能电网建设需要出发，对一次设备智能化建设关键技术——在线监测技术，提出了更高要求：在线监测设备现场化、智能化和网络化[7]。传统的基于工控机数据处理平台的监测产品已经不能满足国家智能电网建设中对电力一次设备智能化的新要求[8]。
随着信息技术的迅猛发展，特别是3C技术（消费电子、计算机、通讯）一体化的加速，嵌入式系统技术的应用日益广泛[9]。嵌入式系统具有可靠性高，实时性强，系统内核小和系统配置要求低等特点，使其在工业过程控制、信息家电、交通管理以及机器人制造等研究生产领域中得到广泛应用。因此，嵌入式系统能够满足智能电网在线监测系统现场化、智能化和网络化的技术要求[10]。
2.系统设计
根据电力设备智能化控制的现场化、智能化和网络化需求，以及有关的电力行业规范内容，综合考虑性价比和稳定性等因素，嵌入式数据处理平台的核心处理器选用ARM9系列的AT91RM9200型号。处理器通过驱动层与硬件对接，实现时钟控制（RTC）、USB存储、网络通信、CAN协议和串口协议通信以及I/O端口读写等功能。处理器通过基本库与多种扩展库的支持，向用户提供网络通信、网页访问、设备通信、数据分析和系统流程信息管理等应用功能。
根据系统总体设计的功能架构，下一步依次进行硬件设计和软件设计。硬件设计对各种功能模块进行匹配选型，并且增加一些辅助模块，实现整个数据处理平台系统的异常中断处理。软件设计包括驱动软件、系统引导软件和文件操作系统软件3部分。
3.硬件设计
硬件设计根据处理器主芯片的匹配要求，结合系统总体设计的功能需求而定，具体的硬件功能需求如表1所示。
本系统的主芯片为Atmel公司的工业级AT91RM9200处理器，其内部集成了一个ARM920T— ARM Thumb处理器，在180 MHz时运行速度高达200 MIPS，内带16KB的数据Cache，16KB指令Cache写缓冲区，全功能的MMU，片内带有Debug通信通道的Emulator，内部Memories，16KB的SRAM 和128KB的ROM。
4.软件设计
电力系统智能电网规划对现场在线监测设备嵌入式数据处理平台的软件需求如表2所示。
结合需求分析，嵌入式数据处理软件平台采用基于嵌入式linux操作系统进行设计，分别开发四项独立的软件组：引导程序（Uboot）、内核驱动程序组（LINUX-kernel）、文件操作系统（ROOTtfs）和嵌入式web服务器程序。
本平台开发的引导程序Uboot是遵循GPL条款的开放源码项目。其源码目录、编译形式与Linux内核很相似，丰富的外围设备驱动程序。
5.应用实例
变压器色谱在线监测系统主要目的是用来在线监测变压器等油浸式高压设备油中溶解的故障特征气体（H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6）的含量及其增长率（另可增加微水变送器来测量变压器油中微水的含量），并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，减少重大损失，提高设备运行的可靠性。
在色谱在线监测系统应用于现场设备时，嵌入式数据处理平台应提供登录、参数配置以及监测结果的界面，并且可以通过以太网络远程访问，满足智能电网规划的现场化、智能化和网络化。应用本文设计的数据处理平台系统产生的上述界面如图1所示。
5、结论
根据本文介绍的设计方案开发的嵌入式数据处理平台，目前已大规模应用在国内变压器油中气体在线监测系统中，在全国超过200个变电站投入使用，已有数千台设备保持长期在线运行，并且通过远程通信定期统计监测结果。实践证明，该嵌入式数据处理平台能够完全替代早期相对独立的工控机系统，实现变压器油色谱在线监测信息的网络互连，完全符合智能电网发展规划的现场化、智能化和网络化需求。
参考文献
[1] 钱苏翔，沈晓梅。大型变压器在线监测技术及其发展[J]。嘉兴学院学报，2007，19（3）：5-8.
[2] 程鹏，佟来生，吴广宁等。大型变压器油中溶解气体在线检测技术进展[J]。电力自动化设备，2004，24（11）：90-94.