基于嵌入式系统的智能电网终端设计

研究与开发　

基于Ｂｅｒｋｅｌｅｙ　ＤＢ的配电终端的设计　

程立　李少卿　朱中华　王文龙缪楠林　

（南京南瑞继保电气有限公司，南京　２１１１００）　

摘要　智能电网建设过程中配电终端起到了越来越重要的作用，功能也不断增强。本文针　

对配网建设中配电终端功能多样化，存储数据大等需求，提出了基于ＢｅｒｋｅｌｅｙＤＢ的配电终端设　

计思路　在嵌入式操作系统的基础上，实现了历史信息的快速存储、查询和删除等操作　搭建　

试验平台与简单文件存储方式进行了对比试验和分析，试验结论表明该设计方案存储效率高、　

查询删除速度快、占用ＣＰＵ资源少，具有明显的优势。研发的配电终端已经成功应用在北京等　

地，运行结果可靠稳定，能够满足用户需求。　关键词：配网；配电终端；Ｂｅｒｋｅｌｅｙ　ＤＢ；历史数据库　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ　Ｕｎｉｔ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｂｅｒｋｅｌｅｙ　ＤＢ　

ＣｈｅｎｇＬｉ　Ｌｉ　Ｓｈａｏｑｉｎｇ　Ｚｈｕ　Ｚｈｏｎｇｈｕａ　Ｗａｎｇ　Ｗｅｎｌｏｎｇ　Ｍｉａｏ　Ｎａｎｌｉｎ　

（ＮＡＲＩ－Ｒｅｌａｙｓ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１　１　１ｏｏ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｈａｓ　ｐｌａｙｅｄ　ａｎ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｍａｒｔ　ｇｒｉｄ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｈａｓ　ａｌｓｏ　ｂｅｅｎ　ｅｎｈａｎｃｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　

ｎｅｔｗｏｒｋ　ｗｉｔｈ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｄｉｖｅｒｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｌａｒｇｅ　ｄａｔａ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．ａ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｄｅａ　ｂａｓｅｄ　

ｏｎ　Ｂｅｒｋｅｌｅｙ　ＤＢ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｓｔｏｒａｇｅ．ｑｕｅｒｙ　ａｎｄ　ｄｅｌｅｔｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｉｓｔｏｒｙ　

电力系统中的嵌入式实时控制系统研究

随着现代社会对电力需求的不断增加，电力系统的负荷和数量也在不断增加，因此电力系统的可靠性、效率和安全性愈发受到重视。为了保障电力系统的正常运行，提高其效率和可靠性，嵌入式实时控制系统应运而生。

嵌入式实时控制系统是指将控制器和被控制对象集成在一起的实时控制系统。常见的嵌入式实时控制系统包括自动化控制系统、工业自动化控制系统等。在电力系统中，嵌入式实时控制系统主要用于电力发电、输电和配电等控制领域。

嵌入式实时控制系统的优点在于其反应速度快、性能稳定、功能全面、易于维护等诸多优点。同时，嵌入式实时控制系统可以通过智能算法进行预测和决策，实现自动化控制和智能化管理。这些特点使得嵌入式实时控制系统在电力系统中得到了广泛应用。

嵌入式实时控制系统的设计需要考虑多方面因素。首先，嵌入式控制系统的设计应该遵循系统设计的基本原则，采用模块化设计和可重用模块，以实现灵活、高效、可靠和可扩展的控制系统。

其次，对于电力系统而言，嵌入式实时控制系统的安全性和可靠性至关重要。一旦嵌入式实时控制系统出现故障，就会对电力系统造成严重的影响。因此，嵌入式实时控制系统的设计应该充分考虑到故障预防和故障处理机制，确保系统的稳定性和可靠性。

除了以上的设计因素，嵌入式实时控制系统的实现和开发过程也需要特别注意。在实现过程中，需要采用标准的编程语言和编程规范，以确保程序的可读性和可维护性。此外，还需要采用标准的软件开发工具和方法，如版本控制工具、交叉编译器、调试工具等，以使整个软件开发过程更为高效和可靠。 最后，嵌入式实时控制系统的应用需要充分考虑到系统的可用性和易用性。应该设计良好的用户界面，让用户能够方便地操作和使用嵌入式实时控制系统，实现简单、易用和可靠的控制系统操作。

总之，嵌入式实时控制系统在电力系统中的应用是多方面的，它可以提高电力系统的安全性、效率和可靠性，同时还可以实现智能化控制和自动化管理，满足现代化电力系统的需求。在未来的发展中，我们应该不断深入研究和探索嵌入式实时控制系统的优化和创新，并在电力系统中发挥更加重要的作用。

一种基于分布式结构的智能电网初探

本文簡要地介绍了智能电网的概念和历史，并以智能电网的核心：通信部分的建设为切入点，通过分析现有的商业智能电网技术和当前互联网技术中新兴和有用的网络技术，综合比较，提出了一种新的网络架构，并阐述了其原理、实用性和演进方式。最后对基于这种架构的智能电网前景进行了展望。

标签：智能电网 分布式网络 云计算 近场通信 对等网

0 引言

2009年初，我国国家电网启动了“坚强智能电网体系研究报告”、“坚强智能电网综合研究报告”和“智能电网关键技术研究框架”等项目的研究。4月15日华北电网向社会公布了智能电网规划。5月21日在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式宣布将建设“坚强的智能电网”。至此，我国的智能电网建设步入了正式的发展时期。[1-3]

本文将把重点放置在智能电网信息化建设中的信息和通信部分，这一部分是智能电网和核心和灵魂所在，也是与其他电网系统的重要区别之处。

1 现有的智能电网方案和网络技术

1.1 SmartMeter系统

SmartMeter系统是世界领先的智能电网解决方案提供者SmartSynch公司的核心产品。这个系统基于IP协议接入和处理电网计量仪器信息，对电网进行控制，向企业和用户提供电网监控服务。

目前许多智能电网的技术方案都涉及到对电网的物理结构做出较大改变，这些过于理想化的模型很难应用于实际的大规模部署中，因此，尽量保持现有电网的物理结构对于设计智能电网系统来说是十分重要的[4]。

1.2 分布式网络技术

所谓分布式网络，顾名思义，即网络中各个节点并非集中在一起，而是分散在网络各处。这里的节点可以是物理上的节点，即主机，传感器和具有联网功能的各类终端设备，当然也可以是逻辑上的概念，即应用程序或者协议驱动等。在分布式网络中，对等节点可以直接相互通信，并不需要服务器进行中转，这种对等也可以是硬件上的或者逻辑上的。

基于AI芯片的电力边缘智能终端:结构框架及其应用场景

摘要：随着电网的发展和能源的数字化转型，电力边缘智能终端的应用范围也在不断扩大。AI芯片作为一种具有智能分析和并行运算的能力，已经成为了电力系统中的关键设备，因此，如何针对不同的应用场合，对其进行系统的划分，以确定使用合适的AI芯片。本文通过对智能电网的技术体系和优缺点的比较，给出了基于智能电网的智能感知需求的电力边缘智能终端体系结构，详细分析了其中的关键技术，并针对典型的电网应用情况，给出了一种可替代的AI芯片的定制方案。本文提出的基于AI芯片的电力边缘智能终端能够为设计、研发和应用提供参考，同时也具有一定的理论和实践意义。

关键词：AI芯片；电力边缘智能终端；结构框架

引言

本文从技术架构、典型产品、性能指标等方面入手，针对电网的特征和智能感知需求，给出了基于AI芯片的电力边缘智能终端的基本思想和体系结构，并对其所涉及的关键技术和典型的应用场景进行了分析，针对不同的场景特征，给出了可替代的国产AI芯片的选择和解决方案。本文提出的基于AI芯片的电力边缘智能终端，对于开发具有智能感知和分析处理功能的智能终端，将会对推动电力系统的发展、能源的数字化转型起到积极的作用。

1、AI芯片及其技术架构

1.1图形处理单元

GPU是一种单指令、多数据处理、大量计算单元和超长流水线的计算单位，目前主要应用在图像处理中。GPU不能独立运行，需要CPU来调用和发布命令。由于CPU采用的是串行运算方式，因此不能完全利用CPU的运算能力，GPU是一种高并行架构的CPU，它的运算能力要优于CPU。CPU在结构上以控制器和寄存器为主，GPU具有更多的运算逻辑（ALU)，它更适用于高密度的数据并行处理。GPU在算法训练上表现出更好的性能，但是其在单输入推理中的优越性却没有得到充分的体现。

1.2现场可编程门阵列

FPGA是以硬件为核心的软件算法，在FPGA中包含大量的数字电路、基本门电路以及内存。使用者可以设定门电路与记忆体之间的连线，藉由烧录或更新FPGA组态，并且此烧录不是一次。FPGA相对于CPU具有两个突出的特点：①FPGA没有存储器，没有控制，可以快速地进行数据的存储和读出；②FPGA无读指令操作，功耗小。FPGA与GPU相比，它具备了硬件流水线的并行处理和数据并行处理的能力，适用于以流水线方式进行数据处理，且具有很好的整数运算性能，因而经常被应用于人工智能算法的推理阶段。