嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機器和設備運行的裝置”（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。從中可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。目前國內一個普遍被認同的定義是：以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)本身是一個相對模糊的定義。目前嵌入式系統(tǒng)已經滲透到我們生活中的每個角落，工業(yè)、服務業(yè)、消費電子……，而恰恰由于這種范圍的擴大，使得“嵌入式系統(tǒng)”更加難于明確定義。

??? 在電力系統(tǒng)中，諸如發(fā)電機、水輪機、勵磁和調速系統(tǒng)、繼電保護等，均已全部或部分實現了狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。然而，電力變壓器（尤其是配電系統(tǒng)中）卻是無人問津的荒地，完全未納入監(jiān)測、故障診斷和預警服務的范圍。

　　電力設備在線運行狀態(tài)監(jiān)測指對設備的運行狀態(tài)進行記錄、分類和評估，它為設備維護、維修提供決策依據，包括以下任務：

　　①積累設備運行情況資料和數據，建立設備運行的歷史檔案；

　　②對設備運行狀態(tài)處于正常或異常做出初步判斷，根據歷史檔案、運行狀態(tài)等級和已出現的故障特征及征兆初步判斷故障的性質和程度；

　　③對設備的運行狀態(tài)進行評估，并對評估進行分類，為設備檢修的實施提供依據。

　　電力設備在線監(jiān)測與診斷技術發(fā)展趨勢是：

　　①電力系統(tǒng)監(jiān)測與前沿性技術成果緊密結合：將計算機技術、通信技術、人工智能技術、電力電子技術與設備診斷技術結合起來，使診斷技術不斷提高；

　　②單一化向群體監(jiān)測發(fā)展：由以單臺設備為目標的在線監(jiān)測向整體在線設備的監(jiān)測延伸；

　　③設備狀態(tài)的遠程監(jiān)測和網絡化跟蹤：將設備監(jiān)測技術與計算機網絡技術相結合，在設備狀態(tài)參數采集后，采用移動通信技術遠程傳送數據，集中進行故障分析和故障預警；

　　④狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與其他系統(tǒng)聯(lián)網、集成：隨著傳感技術和信息技術的日益成熟，將狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與繼電保護等系統(tǒng)有機結合，在智能化理論（如神經網絡和專家系統(tǒng)）的基礎上結合信號采集、數據分析為主的計算機輔助監(jiān)測和診斷技術，電力設備狀態(tài)監(jiān)測與故障分析診斷必將進入智能化的新時代。

　　根據上述電力設備在線運行狀態(tài)監(jiān)測技術和發(fā)展趨勢，結合監(jiān)測技術未涉足電力變壓器的現狀，本文針對電力變壓器，提出了在線運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，利用嵌入式系統(tǒng)實現了在線運行參數的采集處理[2-3],通過移動通信網絡實現數據遠程傳輸，并結合"電力設備在線監(jiān)測預警服務平臺[4]",實現電力變壓器的故障分析和預警服務。

一 電力變壓器監(jiān)測系統(tǒng)結構

　　1 系統(tǒng)結構

　　利用嵌入式系統(tǒng)實現的電力變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)結構如圖1所示，系統(tǒng)由傳感器、變送器、ARM9 CPU、RF發(fā)射模塊（USB GPRS 模塊）等組成。

?

?

　　2 工作流程

　　圖2給出了電力變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)的部分電路。

?

?

　　①前端數據采集：電力變壓器的監(jiān)測參數包括溫度、電壓/電流和開關狀態(tài)三類參數，其中溫度和電壓/電流為模擬量，溫度信號通過溫度傳感器獲取，電流/電壓信號通過電流/電壓變送器獲取；模擬量獲取后的取值均為0~5 V的電壓信號，均經過信號隔離電路LM339后輸入到多路轉換電路CD4051,之后經由采樣保持電路LF398,輸入到A/D轉換器，將獲取的模擬信號轉換為數字信號，然后由CPU進行數字處理；開關狀態(tài)為開關量信號，通過去抖和整形信號處理后，交由開關量信號接收電路送至CPU,然后由CPU進行統(tǒng)一地信號處理。

　　②數據處理：CPU對采集的模擬量和開關量進行排序和歸一化處理，形成標準的數據格式，并按窗口方式進行移動保存，同時對采集數據進行異常判斷，加注異常標識，以便優(yōu)先上傳和處理。

　　③數據上傳：CPU根據數據處理的結果，通過標準USB接口電路和帶USB接口的射頻電路（USB GPRS模塊），優(yōu)先上傳帶有異常標識的數據，在沒有異常標識的情況下，定時輪流上傳模擬量和開關量信號。

　　④數據顯示：通過LED構成的顯示電路，在LED上輪流顯示采集的溫度值、電壓/電流值。

　　⑤配置管理：通過RS485接口電路接受遠程配置管理，包括采集數據整定值、數據保存窗口大小、異常數據閥值、上傳數據格式、上傳信號通道配置、上傳信號時間配置等。

二 電力變壓器監(jiān)測系統(tǒng)實施參數

　　1 系統(tǒng)實施參數

　　①CPU:（ARM9）AT91RM900,主頻266 MHz;

　　②A/D轉換：12 bit;

　　③操作系統(tǒng)：嵌入式Linux;

　　④多路轉換開關：CD4051,8路；

　　⑤模擬量：支持8路；

　　⑥開關量：支持8路；

　　⑦RF模塊：采用移動網絡（GSM）的USB GPRS接口模塊；

　　⑧遠程通信接口：RS485,用于系統(tǒng)配置；

　　⑨顯示：2×6 bit LED.

　　2? 軟件參數配置

　　①采集點數配置：根據實際采集點配置采集點數；

　　②采集參數值整定：歸一化參數映射值；

　　③異常整定：采集參數連續(xù)3次超過整定值，即為異常；

　　④遠程通信整定：包括傳輸通道配置、傳輸時間配置、傳輸優(yōu)先級別配置。

　　3? 采集參數

　　①溫度采集點數：3路；

　　②電壓采集點數：3路；

　　③電流采集點數：2路；

　　④開關量采集點數：4路。

　　本文給出的針對電力變壓器的監(jiān)測系統(tǒng)，可以擴展應用于其他的電力設備。其中的模擬量采集信號可以進行擴充，達到32路，開關量采集信號可以達到16路。為了保證系統(tǒng)的抗干擾性，本文設計的監(jiān)測系統(tǒng)采用高抗干擾性能的USB GPRS模塊，并采用信號監(jiān)測及返回校驗和看門狗，保證遠程傳輸的可靠性。并采用相應的電磁屏蔽方式，對系統(tǒng)中的核心部件進行屏蔽處理。

?