数字化变电站通信管理机的开发及应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇数字化变电站通信管理机的开发及应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要 通信管理机是数字化变电站组成重点部分，实现数字化变电站自动化系统数据的处理和转发功能，并且上送到远方调度。在传统的综和自动化变电站向数字化转换的过程中，IEC61850变电站自动化通信网络标准对通信管理机提出了更高的要求。本文介绍了基于嵌入式技术高可靠性通信管理机的硬件系统和基于VxWorks操作系统的软件设计。该装置具有良好的实时性、可扩展性和灵活性。

关键词 数字化变电站；通信管理机；IEC61850；硬件系统；软件系统

中图分类号TM63 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）85-0215-02

0 引言

数字化变电站由智能化一次设备（电子式互感器、智能化开关等）和网络化二次设备分层（过程层、间隔层、站控层）构建，应用IEC61850进行建模和通信，在信息采集、传输、处理、输出等过程均完全数字化。采用面向对象建模技术，特定通信服务映射，数字化变电站体现在过程层设备的数字化，整个站内信息的网络化，以及开关设备实现智能化。设计开发了一种通信管理机用于数字化变电站，主要实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作以及和上级调度之间的通信。

1 硬件

1.1结构特点

采用了高性能的硬件，采用工业级32位微处理器，Flash Memory，大容量ROM，大容量RAM，作为主核心CPU通信处理器。使得该CPU模件具有极强的数据处理及记录能力。各种功能可灵活组合。人机接口插件、电源插件、串行口扩展插件、以太网插件、主CPU插件、交换机插件各插件之间可根据不同需要可随意组合、扩展。

1.2主要设备

主CPU采用具有高性能的e300内核、双速率 SDRAM存储控制器、4通道的DMA控制器、独立的32KB指令和数据缓存cache、串行周边接口（SPI）、双PCI桥接口双I2C接口等接口技术的Freescale PowerQUICC III处理器，能够协调匹配处理器的性能与I/O系统输入之间的工作，完成智能变电站对硬件主处理器的要求。配置512M内存，可升级至1280M以满足IEC61850对数据存储的要求；配置512M闪盘。可配置2路10/100/1000M以太网接口在CPU插件上；插件还可选配GPS功能，GPS对时板接收卫星定位系统信号，然后对主机模块进行校时。

交换机插件7路交换端口，自适应电或光以太网。

串口转换插件，接口数目按工程选配，数量最少为2，最多为12，每个插件最多能配4个，不配的插件为空插件。可提供12路光纤接口或RS485/RS232接口，最多可以扩至7块。

每个开入插件可提供20路输入通道，以自动、手动复归。用于接入告警、事故试验等信号，驱动电笛、电铃发出预告、事故音响。

2 软件系统

2.1结构

采用模块化分层结构，分三层：硬件驱动层、协议应用层和实时库层。硬件驱动层是驱动不同通道的收发，本身不用去管通信介质是什么，而将应用层与信息直接交互。而应用层是进行分析处理信息的真正部分，起着承上启下的作用。应用层主要是处理信息传递与转换的通讯规约。而实时库层是系统所有信息的枢纽，承担着信息转发和存储的作用。

2.2特点

内核采用嵌入式实时多任务操作系统的VxWorks。稳定、可靠一直是VxWorks的一个突出优点。VxWorks开销小，中断处理、进程间通信等响应速度快，延时短。

外挂式规约、扩充模块编程方式，建立统一的接口函数，将其他不同厂家的智能设备方便地接入。多种语言可选择，有自恢复功能，可远程进行数据维护、软件升级。文本文件方式组态，随时查看修改，维护方便。可随时查看本机状态和各子站的实时数据。

2.3功能

支持IEC61850、IEC 870-5-101、IEC 870-5-102、IEC 870-5-103、IEC 870-5-104、SC1801、DL451-91（国标 CDT）、MODBUS、POLLING等各种标准远动通信规约。

3 应用

通讯管理机ARF-813具体应用到吉林众合稻壳发电热电联产工程中，如下图所示：

其中：电度表为DLT-645规约，直流屏、失压仪为MODBUS规约，CAN为103规约，调度为104规约。

4 结论

选用嵌入式操作系统和高性能低功耗CMU的软硬件平台，来实现不同系统之间的信息共享和交换，完成与当地监控计算机系统通信功能装置，具有与保护测控装置通信的功能装置，完成遥信、遥测、遥控、遥调、等功能，具有与远方调度系统通信功能。超强电磁兼容能力，能够为严酷工业环境下的数字化变电站、电厂等提供理想的通信解决方案。遵循IEC61850标准和满足了数字化变电站的特殊要求。

参考文献

[1]谭文恕.变电站通信网络和系统协议IEC61850介绍[J].电网技术，2001，25.

[2]孔祥营，柏桂枝.嵌入式实时操作系统VxWorks及其开发环境Tornado[M].北京中国电力出版社，2002.

[3]变电站通信网络和系统.中华人民共和国国家发展和改革委员会，2004.

[4]VxWorks User’s Guide WindRiver System Inc，1997.

[5]陈丽蓉，等.嵌入式软件系统的实时性设计.单片机与嵌入式系统应用，2001.