一种嵌入式电力通信管理机的研究与系统设计

摘要

随着电力系统大规模的运用和电力系统用户要求的不断提高,变电站综合自动化系统得到越来越多的使用。变电站内的通信协议和通信网络的多样性带来了如何实现互相操作的现实问题,由于缺乏国家制定的统一标准,各变电站内采用不同厂家的各种设备,这些设备由于生产年代和技术水平各不相同、各生产厂家使用自己的通讯协议通信,而基于IEC61850标准的变电站自动化系统不可能短期内实现,如果把不同通信协议的设备接入同一个系统中,就会出现设备之间无法通信的问题。一个可行的解决方案就是在变电站通信网络中采用通信管理机。本文的目的在于解决变电站自动化中通讯难的问题,主要工作如下:
　　 本文通过分析国内外通信管理机的现状及存在的问题,针对现有通信管理装置均配合特定的自动化系统,通讯协议单一,很难与其他厂家的智能设备通讯现状,提出一种支持多种通信接口、多种网络、多种规约、能满足现场增加或更换设备情况的通信管理机。
　　 本文设计的嵌入式通信管理机对搭建硬件平台的两种思路进行比较,根据实际情况采用了借用市面上成熟工控产品的方案。针对电力行业工控系统的要求,选用低功耗、体积小、可靠性高的CPU;对于变电站中各种智能设备可能来自不同的厂家,通信方式不同的问题,通信接口类型包含了RS485、RS232、以太网以及光纤等多种通信接口,满足了变电站中多样化的通信接口。经过比较选用实时性和可靠性高的嵌入式Linux作为嵌入式操作系统,对Linux内核根据需要进行裁剪,最终的内核文件约733Kb。采用交叉编译调试的方式进行开发,应用程序使用模块化的设计方法以保证系统的可扩展性与可靠性,各个模块之间互不干扰,一个模块的故障不会影响到其他模块,并且可以通过增加模块来解决现场智能设备的增加以及更新后的通信问题。
　　 本文所设计的嵌入式通信管理机在现场的使用中,完全满足了现阶段的通讯方式,每当增加设备或者替换设备时,增加通讯模块后同样能够正常通信。
　　 本论文是在湖南紫光测控有限公司进行项目开发的基础上总结完成的。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

第1章 绪论

1.1 变电站综合自动化简介

1.2 变电站综合自动化发展现状

1.2.1 变电站自动化技术的发展

1.2.2 变电站自动化通信网络的发展

1.3 嵌入式通信管理机研究现状

1.4 嵌入式通信管理机研究意义

1.5 嵌入式简介

1.5.1 嵌入式硬件

1.5.2 嵌入式操作系统

1.6 本文所做的工作

1.7 本文内容组织

第2章 通信管理机硬件平台的设计

2.1 硬件平台的设计思路

2.2 硬件平台的需求分析

2.2.1 嵌入式处理器的需求分析

2.2.2 外围设备的需求分析

2.3 通信管理机硬件平台的实现

2.4 本章小结

第3章 通信管理机软件平台设计

3.1 软件平台需求分析

3.2 通信管理机操作系统

3.2.1 Linux操作系统结构

3.2.2 建立宿主机开发环境

3.2.3 内核的定制及编译

3.3 通信管理机应用程序设计

3.3.1 通信管理机应用程序设计策略

3.3.2 通信管理机系统设计

3.3.3 共享内存结构

3.3.4 部分共享内存规范

3.3.5 通讯模块设计

3.4 本章小结

第4章 通信管理机及其应用效果

4.1 通信管理机的设计结果

4.2 通信管理机的通讯模块的修改与添加

4.3 通信管理机的现场应用效果

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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