专利名称：电力监测终端的功能优化方法
技术领域：
本发明涉及在一个小体积的监测终端装置里，实现电力运行参数的采集和同时具备对采集数据的多种应用分析功能，根据应用的具体需求，灵活配置功能模块。可作为低压，中压，高压配电系统中的电力参数监测终端。
背景技术：
现有的电力监测终端在实现传统的基本功能的基础上，越来越往更小的体积，集成更多功能的方向发展。小体积，多功能意味着装置的运算核心-MCU要承担更繁重的处理任务。受着体积和成本的影响，监测终端大多选择单片MCU来实现，功能的增多对MCU的处理能力提出了挑战；尤其是一些大运算量的分析功能，会对监测终端的实时性造成影响。往往不同的用户在现场实施时，会比较侧重于监测终端的部分功能。根据应用的需求特点分类，把分类后的功能模块可设置成开启或关闭，从而为用户优化得到最快的响应能力。同时针对一些大运算量的功能模块，结合具体MCU的特点，做一些优化工作，也有一定的实际意义。

发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，设计一种电力监测终端的功能优化方法，这种方法既可实现大运算量的分析功能，又可满足监测终端体积小，响应能力快速的要求。其特征在于；根据电力测控终端应用的特点，把其功能分类为基本功能和扩展功能，把扩展功能作为优化的可配置选项；同时依赖所选MCU的内嵌ARM-CorteXM3核心的乘法指令特点，以及MCU内置12位AD的转换值范围，对测控终端运算量最大的谐波分析模块做运算速度优化。将扩展功能的配置优化和谐波分析的速度优化组合起来，形成一种整体的电力监测终端的功能优化方法。其主要技术特征①对电力测控终端根据应用的特点，把其功能分类为基本功能和扩展功能。②根据现场的使用特点，测控终端的基本功能保持不变，把扩展功能作为优化的可选项，扩展功能可选择开启，相关程序块运行；也可以选择关闭，相关程序块不运行，节省 CPU时间，从而实现最优化的响应能力。③电力测控终端选用了内嵌32位ARM-CorteXM3核心的工业级MCU，AD转换使用 MCU内置12位AD。④依赖于12位AD转换值的取值范围，以及ARM-CorteXM3核心的乘法指令特点， 对测控终端运算量最大的谐波分析模块做了运算优化，使得谐波计算过程大大减少对CPU 时间的占用。⑤依赖于12位AD转换值的取值范围，优化后的谐波分析模块在运算过程的中间值，仍然保持了较多的有效数字位数，保证了最终的分析精度。实施该技术后的明显优点和效果是既可实现大运算量的分析功能，又可满足监
3测终端体积小，响应能力快速，保证了最终的分析精度，实现最优化的响应能力。
具体实施例方式以下对本发明作进一步描述首先是电力参数检测终端硬件组成主要有电源模块单元，参量测量单元，处理单元，参量输出单元，人机交互单元组成。根据应用特点把其功能分类为基本功能和扩展功能。其基本功能有电压测量，电流测量，功率测量，电度计量，通信输出。扩展功能有开关量输入，继电器输出，4_20mA模拟量输出，脉冲输出，复费率电度计量，谐波分析，液晶屏幕显示测量参数，等除了基本功能外的其它功能模块。本次发明的基本实施方法是电力监测终端的基本功能作为处理单元MCU的基本处理任务，不做改变；对扩展功能的每一项都设置是否开启的标志，当程序运行时，模块的标志位是否开启，来实现对应的功能模块软件是否执行，从而使得现场应用根据需求特点来优化装置的响应能力。另外对占用MCU运算时间最大量的谐波分析模块，根据所选MCU 的特点，做出运算优化；使得谐波分析，达到某些专用DSP芯片的计算精度，同时有可接受的响应速度。采用的技术方案是1选用了内嵌32位ARM-CortexM3核心的工业级MCU ；使用MCU内置12位AD，简化外围电路，提高可靠性；CortexM3内核指令执行速度快，利用其独特的乘法指令集，实现运算功能优化。2对分类为扩展功能中的每个功能模块设置是否开启的标志位。功能开启设置标志位为真；功能不开启设置标志位为假。程序运行时，先检查标志位，如果标志位为真，则相关功能模块的程序运行；反之，相关功能模块的程序不运行。其中，液晶屏幕显示测量参数这个功能模块稍有不同。液晶模组对于MCU来说，是低速外设，会占用MCU时间。液晶显示只是作为人机交互使用，把其设定为，当没有现场人员操作时，液晶显示延长一定时间后，自动关闭液晶屏幕显示的功能模块的运行；当液晶屏幕显示功能模块在关闭状态时，如果MCU监测到有任意按键按下，则重新恢复运行。3对于谐波分析模块，涉及到大量乘法运算，是运算量最大的功能模块，尤其占用 MCU时间，影响实时性。ARM-CorteXM3具有单周期的32位乘法指令和独特的64位整数乘法指令，在保证较高精度的前提下，结合ARM-CortexM3的乘法指令集的特点，做出如下的运算优化.谐波分析用到的理论基础是经典的离散傅立叶变换DFT iV-1X{k)^x{n)e-j^,N^ (0<k<N-\)(1)
n=0Fk = (k_l)*Fs/N(2)其中Fs为采样频率，N为总的采样点数，^为第η个采样点的采样值，k表示谐波分量次数，Fk表示第k次谐波的频率，文表示第k次谐波的复数分量。设= ak + jbk(3)
得到k次谐波的幅值A (k)和相角Φ (k)
权利要求
1.电力监测终端的功能优化方法，其特征在于根据电力测控终端应用的特点，把其功能分类为基本功能和扩展功能，把扩展功能作为优化的可配置选项；同时依赖所选MCU 的内嵌ARM-CorteXM3核心的乘法指令特点，以及MCU内置12位AD的转换值范围，对测控终端运算量最大的谐波分析模块做运算速度优化；将扩展功能的配置优化和谐波分析的速度优化组合起来，形成一种整体的电力监测终端的功能优化方法。
2.根据权利要求1所述的电力监测终端的功能优化方法，其特征在于根据现场的使用特点，测控终端的基本功能保持不变，把扩展功能作为优化的可选项，如果某一扩展功能选择开启，相关程序块运行；如果某一扩展功能选择关闭，相关程序块不运行，节省CPU时间，从而实现最优化的响应能力。
3.根据权利要求1所述的电力监测终端的功能优化方法，其特征在于依赖于12位AD 转换值的取值范围，以及ARM-CortexM3核心的32位单周期整数乘法指令和64位整数乘法指令，对谐波分析模块做了运算速度优化，使得谐波计算过程大大减少对CPU时间的占用。
4.根据权利要求1所述的电力监测终端的功能优化方法，其特征在于依赖于12位AD 转换值的取值范围，优化后的谐波分析模块在运算过程的中间数值，仍然保持了较多的有效数字位数，保证了最终的分析精度。
全文摘要
根据电力监测终端应用的特点，把其功能分类为基本功能和扩展功能。根据现场的使用特点，测控终端的基本功能保持不变，把扩展功能作为优化的可配置选项。如果现场不需要扩展功能中的某一项，则配置为关闭该功能模块，从而节省MCU时间，实现最优化的响应能力。另外本发明根据AD转换器位数的特点和所选MCU乘法指令的特点，对测控终端的谐波分析功能进行速度优化，使得谐波分析功能既有较快的响应能力，又保证了较高的精度。将扩展功能的配置优化和谐波分析的速度优化组合起来，形成一种整体的电力监测终端的功能优化方法。
文档编号G01R31/00GK102445606SQ201010298590
公开日2012年5月9日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者刘巍峰, 张峰, 王晓辉, 王 琦 申请人:上海华建电力设备股份有限公司