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1、ZH-5 /3B 嵌入式电力故障录波分析装置,People-oriented, Science-first, Superb quality, Uppermost Reputation and Mutual development,ZH-3D数字故障录波分析装置,嵌入式系统,什么是“嵌入式系统(Embedded System)”,嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁减，满足目标系统对可靠性、功能、成本、体积和功耗等要求的专用计算机系统。,专用系统 代码固化 实时性 可靠性 嵌入式操作系统(RTOS),嵌入式系统的特点总结,嵌入式系统是面向特定任务，是专用计算机系统。系统设计

2、必须满足具体的需求，因为是专用的计算机系统，所以它具有与通用计算机系统许多不同的特征。,1.专用的计算机系统,嵌入式系统的特点,嵌入式系统是的软件代码通常固化在非易失性存储器中。这样大大地提高了系统的执行速度和系统的可靠性。,2.代码固化,嵌入式系统的特点,嵌入式系统大多具有实时性要求，通常包括硬件实时性和软件实时性要求。 实时性不仅表现在中断的延迟时间上，还要求中断延迟的一致性好。,3.实时性要求高,嵌入式系统的特点,嵌入式系统要求具有出错处理和自动复位功能，特别是对于运行在极端环境或重要场合的嵌入式系统而言，其可靠性设计尤为重要。,4.高可靠性要求,嵌入式系统的特点,在嵌入式操作系统的支持

3、下设计，可以保证程序执行的实时性和可靠性，保证软件的质量。 因此,嵌入式操作系统是嵌入式行业走向标准化的基础。,5.操作系统的支持,嵌入式系统的特点,ZH-3D数字故障录波分析装置,嵌入式实时操作系统 VxWorks,VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS)。 VxWorks以其良好的可靠性和卓越的实时性，被广泛地应用在对实时性、可靠性要求极高的领域中，比如通信、军事、航空、航天、医疗等。,VxWorks 介绍,操作系统对产品的稳定性和可靠性作用是不言而喻的。而稳定、可靠一直是VxWorks的一个突出优点。VxWorks已通过了

4、IEC 61508电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全、ARNIC 653-1 、RTCA/DO-178B(Level A)等安全认证。B-2轰炸机、火星探测器、飞机自动导航仪，以及包括欧洲正在研发的无人战斗机等都是使用VxWorks操作系统。,可靠性,RTOS VxWorks 特点,VxWorks 提供的多任务调度采用了优先级抢占和轮转调度机制，充分保证了可靠的实时性。 VxWorks的中断延迟和多任务切换延迟，可以达到几微秒到100ns以下，而 Windows/Linux等系统一般在几毫秒到十几毫秒，相差成千上万倍。,实时性,RTOS VxWorks 特点,用户在使用操作系统时，并

5、不是操作系统中的每一个部件都要用到。由于VxWorks的高度灵活性，用户可以很容易地针对它进行定制开发，来满足自己的实际应用需要。按照控制论观点，系统越复杂，可靠性越差，而且可靠性以乘数形式降低，所以一个经过裁减的系统既可以节约内存和CPU等硬件资源，也可以提高系统的可靠性。,可裁减性,RTOS VxWorks 特点,VxWorks作为操作系统，提供了很多标准功能，但这些功能并不是一成不变的，而是可以根据产品的特点、行业的特点，对这些标准功能和特性进行修改、增强和加固，以提高设备的可靠性。,开放性,RTOS VxWorks 特点,VxWorks采用了非常易用、功能强大的图形化集成开发环境。高度

6、整合了开发、调试、Bug修复等功能，有利于提高产品研发的效率和质量。,易用性,RTOS VxWorks 特点,录波装置只有采样、启动、故障数据存储是在嵌入式系统下工作的。 通信功能在非嵌入式系统下。 人机交互在非嵌入式系统下，或装置本地没有人机交互部分。,“部分”嵌入式,目前嵌入式录波存在的问题,优点：有Windows风格的界面。 缺点：WinCE首先是为小内存设备，比如手机设计的操作系统。对单个进程的内存限制为32MB，这样单个录波数据不能太大，否则无法分析和显示。因此，一次电力系统故障，可能对应多个录波数据（分CPU、按长度），不能做到一次故障一个数据。,采用WinCE (Windows

7、Mobile),目前嵌入式录波存在的问题,对于采用Linux、RTLinux或嵌入式XP的系统，由于这些系统本来不是实时操作系统，中断延迟、中断延迟的不确定性很大，对系统的可靠性有一定的影响。 Linux/RTLinux界面一般采用XWindows系统，运行速度较慢，反应比较迟钝。 嵌入式XP容易受到病毒的入侵，且整个操作系统体积巨大，对硬件资源要求较高。,实时性较差,目前嵌入式录波存在的问题,ZH-3D数字故障录波分析装置,产品概述,全嵌入式设计 包括信号采集、判据启动、数据存储、通信、图形界面等全部采用嵌入式设计。 采用嵌入式图形系统和12.1”工业级TFT LCD，支持键盘、鼠标和USB

8、移动硬盘。 使用嵌入式实时操作系统VxWorks 6.7,ZH-5 3B嵌入式故障录波分析装置,ZH-5总体结构,高速浮点32bits数字信号处理器ADSP 大容量可编程逻辑阵列 控制系统32bits PowerPC,硬件设计（DSP+CPU）,96路模拟通道突变量计算时间：700us 96通道每周波20点傅立叶分析计算，计算时间：400us 96通道对应正负序计算时间：300us 96通道相量有效值（带开方运算）计算：300us,DSP 数字处理系统性能,DSP 数字处理系统,32位嵌入式低功耗CPU，无风扇设计 采用最新的嵌入式RTOS VxWorks 6.7,波形分析系统,嵌入式CPU系

9、统,1.采用基于VxWorks的全图形化的操作界面 2.支持鼠标、键盘和U盘 3.界面风格与Window类似，易于使用,人机接口系统,系统主界面,相量监测,功率监测,历史数据检索,稳态连续记录数据,1.自动分析故障线路、相别和距离 2.录波结束后15S内给出分析结果 3.高速存储，存储速度可达40MB/S 4.支持网络存储设备 5.可保存最近3年的历史数据 6.可根据时间和故障类型检索历史数据,数据存储与检索功能,1.支持IEC 61850-8规约 2.支持扩充的IEC 60870-103规约 3.支持录波数据的分文件传输 4.四个隔离网口，可选配为光口或电口 5.支持多级调度、子站等同时通信

10、 6. 在100Mb以太网上，录波文件传输速度可达6MB/S,通信系统,最大允许：8个IEC 61850客户端+8个103客户端+32个内部规约客户端,通信系统,故障分析、测距功能 谐波分析 序量分析 向量分析,波形分析系统,非周期分量分析 阻抗分析 保护动作特性分析,波形分析,next,故障分析报告,return,单个通道谐波频谱分析,next,所有通道的谐波分析,return,相量分析,return,序量分析,return,阻抗分析,return,非周期分量分析,return,保护动作特性分析,return,ZH-3D数字故障录波分析装置,关键技术,图形界面系统，实现窗口管理、消息机制、高

11、速剪裁和绘图; 矢量字体的高速绘制; 同屏显示多种语言文字，同一软件支持多种语言; 核心系统的实时性不受图形系统的影响。,嵌入式图形界面系统,ZH-5技术难点,实现了VxWorks、Windows、Linux/Unix垮平台波形分析软件; 波形分析软件在三种平台上，具有相同的功能和外观，实现Windows上有的，VxWorks上也有; 优化的波形绘制算法，在VxWorks上克服CPU和内存比台式机差的劣势，高速绘制波形。,嵌入式系统 上实现跨平台波形分析软件,ZH-5技术难点,全嵌入式设计，在嵌入式系统上实现了图形操作系统。支持图形化的实时监测、定值整定等功能。,1.全嵌入式设计,ZH-5关键

12、技术,不会被病毒感染和入侵，可以抵抗恶意软件的攻击。有利于增强整个联网系统的安全性和可靠性。,2.病毒免疫,ZH-5关键技术,在嵌入式图形系统下实现了波形显示和分析软件CAAP2008E，具有与Windows软件相同的功能,3. 嵌入式图形系统,ZH-5关键技术,完备的对时接口。支持NTP/SNTP、IRIG-B、PPM、PPS;NTP/SNTP对时支持三种模式，支持2台GPS互为热备，自动切换。,4.多种对时方式,ZH-5关键技术,支持1000Hz的稳态连续记录，可保存最近至少7天的数据; 支持独立的稳态连续记录插件，采样率最高可达5,000Hz，记录时间只受存储器容量的限制; 支持网络存储

13、器。,5.连续记录系统,ZH-5关键技术,支持IEC 61850-8 MMS规约，可与主子站按照61850规约通信; 按照IEC 61850规范进行录波器建模，包括暂态录波和稳态录波两个逻辑设备。,6.支持IEC61850,ZH-5关键技术,应用关联、服务器模型 数据集、定值组服务 报告服务 控制服务 文件服务 时间和时间同步服务,7.IEC61850的服务,ZH-5关键技术,ZH-3D数字故障录波分析装置,技术指标,96路模拟量，256路开关量; 暂态录波数据采用A-B-C段方式记录，A、B、C段全部采用瞬时采样值记录; 暂态录波AB段采样率可整定为10,000、5,000、2,000Hz，C段固定为1000Hz; IRIG-B、PPM、PPS对时精度-1s，NTP/SNTP对时精度-20s，装置自身时钟精度24小时误差1s; 支持无转动部件存储介质。