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摘要：电力能源已经为现代社会经济发展做出了重要贡献。随着以计算机信息技术为代表的高新科技的不断发展，逐渐提高了电力系统的自动化程度，使得对电力能源的控制和应用更加高效。本文将针对智能化电力仪表远程监控系统设计进行深入研究。
关键词：电力仪表；远程监控系统；设计
目前电力仪表正朝着集成化的方向不断进步，各种功能更加完善。在此过程中必须要依托于现代化的电力仪表，以此来实现对电力能源使用过程的精确监控。考虑到现阶段电力系统的集成化程度不断提高，做好电力仪表的远程监控功能的建设具有较强的现实意义，有利于全方位提高整体的监测效果。
一、关于电力仪表远程监控系统的概述
总体来说，电力仪表的应用已经比较广泛，相关经验也已经比较成熟。但是由于社会各界需求的不断增加，电力仪表远程监控功能也就显得尤为重要。通过电力仪表来对电能进行精确监控，实时采集电压、电流、频率、相位等方面的信息，能够及时发现电能使用过程中存在的一些问题，并且还能够有利于对电能进行调配，提高电力资源的利用率。由于国内对电力能源的需求量越来越大，整个电力系统的规模也就越来越庞大和复杂，因此使用传统的电力仪表在进行监控时，往往会遇到较大的难题，相关工作也很难高效开展。因此就需要着重提高电力仪表的精确度，并且依托现代通信技术来实现对各种信息的有效传递，提高了电力系统运行的稳定性和安全性，朝着智能电网的方向不断前行。所建立起的远程监控中心能够实现对多种数据的实时监测，提高了整个系统的工作效率。
二、电力仪表远程监控系统软硬件结构分析
2.1 硬件部分
要明确智能化电力仪表远程监控系统建设的目标，在确定了功能需求之后，然后开展硬件系统建设，选择合适的硬件架构以及电子元器件。这里选择基于STM32+ATT8022E来开发智能化三相电力仪表，承担整个系统运行的逻辑控制功能。其监测的信息包含了电压、电流、频率、相位等，集成化程度比较高。并且要确保整个系统设计的框架合理，结构尽量简单，拥有比较低的功耗。通过采样模块获取到数据之后，要依托微型无线传感装置来发送数据和接收数据，最终将所有的数据汇总到中央处理单元进行数据运算。远程控制中心承担对电力设备的运行状态的判断功能，以便给相应的工作人员一些控制建议，在紧急的情况下还能够实现自动控制。考虑到实际工作的需求，使用互联网与远程监控中心以及以太网控制模块进行连接，以太网的数据来源于基站与基站之间的无线数据传输。
各个数据采样单元获取到的数据并不能直接使用，主要是由于采样单元得到的数据很有可能会存在一些干扰，这样就有可能给最终的结论带来一定的不利影响，与实际情况存在偏差，有可能会出现误判的情况。因此就需要通过软件来进行自动校准，尽量提高数据的精准性。无线收发模块(CC2430)SPI通信与主控芯片(STM32F103C8T6)之间进行数据传输，主控芯片通过辅助电源来进行供电，使用SCI通信方式来将数据传输到显示单元，显示屏显示出相关的数据。主控芯片运行的过程中，需要与储存单元之间进行实时的数据交换，以便一些重要数据的保存。
电能计量芯片(ATT7022E)不仅向主控芯片回馈数据，并且也能够按照主控芯片的指令来调动电力仪表传感器模块的运行。考虑到实际工作情况，整个电力仪表远程监控系统规模庞大，涉及到的数据比较多，因此需要针对该远程监控中心建设专门的数据服务器，其中拥有大型的数据库，以此来实现对多种电能信息的实时存储以及计算。这样有利于对电网运行的情况进行评估，以便发现其中可能存在的一些问题。针对每一种不同的具体电能参数，都设定了相对应的报警范围，一旦数据超过界限，就能够立即发出报警信号，既能够依据整个系统来进行故障处理，也能够通过提醒工作人员的方式来进行故障决策，以此来完成手动远程控制。
2.2 软件部分
软件部分直接关乎到整个系统运行的逻辑，在已经建设好的硬件系统框架下，完成整个控制过程。在主控芯片上电之后，首先开始系统初始化，检测系统的各个功能模块是否存在故障，如果整个系统检测不存在任何问题，就开始进入控制逻辑。整个控制过程持续不断地对各种监测的数据进行采样，一旦数据采样完成，就将这些数据进行预处理，进行谐波分析以及参数计算，然后将这些数据实时发送到显示模块中进行显示，同时数据库中也存储了这些内容，形成了工作日志。整个系统框架采用C/OS-域嵌入式操作系统，使用c语言来进行编程，程序中内嵌不同的任务模块，例如显示模块、采样模块、运算模块等，至此就完成了软件部分的整体设计。整个系统设计中使用通讯功能比较多，芯片与芯片之间采用SPI通讯，芯片与显示模块之间使用SCI通信，也提高了板设资源的利用率。考虑到整个系统后期可能存在升级的情况，因此还预留了远程软件升级功能，以便后期随着功能的不断拓展，能够以较低的成本以及十分便捷的方式来实现软件升级。在软件控制架构中，可以针对系统逻辑控制方面进行优化，要能够提高自动预警功能的效果，特别是电网运行过程中受到一些外在因素影响时，就会引起电网的一些参数变化，这些参数信息直接能够与具体的故障进行对应。通过对这些参数的精确监控，就能够实现对故障的实时监测。一旦出现比较严重的故障，系统就能够按照已经设定好的逻辑来进行处理，切断一部分线路，这样能够有效地降低损失，并且提高系统的安全性，满足智能化控制的目标。
三、结语
本文对智能化电气仪表远程监控系统设计的一些要点进行了分析。硬件部分和软件部分要实现协同配合，共同完成逻辑控制处理功能。通过STM32+ATT8022E的组合模式已经能够满足该系统设计的需求，不仅能够实现对电能质量的在线监测，还能够针对一些常见的故障进行自动预判以及处理，提高了整个系统运行的效率以及安全性。
参考文献：
[1]陈建伟.电力仪表远程监控系统研究[J].计算机产品与流通,2017(10):92+110.
[2]刘文浩. 基于CFD逆流湿式冷却塔热力性能监控系统与远程监控平台[D].华南理工大学,2016.
[3]高丽婷,孙皓月,祁爱华.基于无线传感网的电力仪表监控系统的研究[J].电源技术,2014,38(10):1937-1939.
[4]叶季衡. 湿式冷却塔热力性能在线监测仪与远程监控平台研制[D].华南理工大学,2014.
作者简介：夏晓航（1994-11-08），男，汉族，籍贯：黑龙江省绥化市青冈县，当前职务：软件开发工程师，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：电力仪表，电能表软件编程