一、智能通信

　　

　　根据电力系统运行的特点，采用无中心控制模式，使控制节点尽量靠近被控设备。变电站层和单元层可以都使用统一的LonWorks网络，采用相同的通信协议。

　　变电站层包括全站(网)性的用于本站监控的监控主机、系统和用于网络维护的工程师站，一般装在控制室中。单元层的设备一般放在现场，按照分布式系统的原则，各单元之间没有电路连接，可以通过网络对等(peertopeer)交换数据。当一个单元的监控、保护设备出现故障或异常，可以仅停下该单元设备进行检查处理，不影响其它单元。

　　LonWorks技术，符合ISO的7层开放网络协议，有效地解决互操作性问题。作为现场总线，嵌入式工控机就在变电站自动化系统中得到了较好的应用。

　　

　　二、以80X86为核心的主控模块

　　

　　随着嵌入式工控机的技术的不断进步，早已跨出电子契机的领域，被运用在电力系统中。V40(uPD70208)是一种高性能的CMOS、全静态嵌入式8位微处理器芯片(相当于80188)。V40集成了许多外围器件，在软件上完全和8088CPU兼容。386EX是Intel公司1994年推出的、适合工业控制32位高性能的嵌入式CPU。采用CMOS工艺和静态器件设计，完全符合工业现场的低功耗、高可靠性、能够在恶劣环境中使用的要求。

　　除了上述CPU，主控模块还包括总线部分、系统复位、电源管理等。总线匹配、总线驱动和总线隔离主要完成总线对主控模块的隔离，同时保证三总线驱动芯片的个数只与系统模块的个数有关。系统的复位可以根据需求采用复位输出或输入。采用输出方式时，主控CPU能够对其他模板进行复位；如果采用输入方式，系统有一个总的电平监测和看门狗复位输出，对系统其他模块进行复位控制。

　　嵌入式工控机主CPU模块还包含日历钟、液晶控制和小键盘控制，可方便地实现人机接口。

　　

　　三、功能的独立性

　　模块之间通过总线互联，模板和总线之间通过总线驱动芯片将三总线和板外总线隔离，减少模板间的干扰。一个系统中可以有多块数据采集处理模块。因此事务性处理模块和数据采集处理模块以及由事务性处理模块控制的开入/开出，可有效实现一个系统内的分散控制和集中管理。

　　

　　整个系统可分为事务性模块和数据采集处理模块。事务性模块由80X86和LonWorks网络主控CPU完成：处理网络操作，协议转换；人机接口（如小键盘、液晶显示）；利用模板上的大规模非易失存储单元，保存数据采集处理模块上的数据；利用板上的日历钟、串行口等完成其他事务性操作；还可操作一些开关量输入和输出，以弥补数据采集处理模块的开入、开出的不足。数据采集处理模块主要是以DSP为核心的智能A/D，它肩负着模拟量的采集、处理及一些重要的出口控制功能。系统功能的独立性也标志着系统整体可靠性的提高。主CPU的功能独立，智能A/D的功能独立，所有的数据转换通过双口RAM实现，任何一者的非灾难性的失效（如电源与地由于芯片击穿而短路），都不会造成其他模板失效。每个模块独立运行，使模板之间可以互相监督。

　　因为嵌入式工控机可以独立配置用户需求，同样数据采集处理模块可选择16路、32路、64路，甚至更多路模拟量输入，可采用高性能如TMS320C32，低性能如TMS320F206，甚至是80C196。在所有同一类型的模块中，除主CPU不同外，力求其他硬件功能模块都保持一致，这样可以使软件在主控模块中汇编级兼容，在其他模块中C语言级兼容，方便用户系统的移植。

　　

　　四、数字信号处理器DSP

　　

　　首先说智能A/D同时具有开关量输入/输出的功能。DSP与目前通用的CPU不同，是一种为了达到快速数学运算而具有特殊结构的微处理器。快速的指令周期、哈佛结构、流水操作、专用的乘法器、特殊的DSP指令，再加上集成电路优化设计，可使DSP的指令周期达200ns。

　　DSP具有相当强大的处理能力，在相同的主频下，甚至比目前先进的个人计算机要快10倍～50倍。DSP不再单纯作为数据采集，还同时肩负以往由主CPU完成的主要运算功能。采用DSP为核心的智能A/D，完全可以独立完成电力系统中一个独立的功能模块，例如在保护中，可以直接通过DSP发出保护动作，不必上传到主CPU，可以大大加快系统的反应时间。