嵌入式通信管理装置的研究与实现

摘要

现场通信管理机可以实现监控信息的上传下达，是电力系统中发电厂和变电站安全、可靠运行的重要环节。常用通信管理机常常会出现风扇损坏、硬盘损坏等问题。本课题针对传统上基于工控机硬件平台通信管理机的不可靠问题，提出一种基于工业级嵌入式处理器的嵌入式通信管理装置，以满足电力自动化系统无风扇、无硬盘、长期稳定运行的要求。具体来说本文的主要内容如下:
　　 首先阐述了厂站监控系统中通信管理机的发展历史及现状。
　　 其次对以标准的工控机(IPC)为硬件平台和以工业级嵌入式处理器为硬件平台的两种通信管理机方案进行了比较，并确定通信管理装置以工业级嵌入式处理器为硬件平台、采用装置形式并可灵活扩展通信板件的方案。
　　 再次，对通信管理装置的双机冗余、对时及程序化操作控制关键技术进行了分析和研究，相对于常规通信管理机的双机软切换、报文对时及单命令控制，通信管理装置具有的双机硬切换、硬对时及程序化操作技术优势明显。
　　 随后采用面向对象方法分层分任务设计了通信管理装置软件的整体框架，并分别设计了通信管理层、规约处理层、看门狗模块、逻辑模块、AGC/AVC模块、参数设置/运行监视模块各部分软件的任务。
　　 最后介绍了通信管理装置在厂站监控系统中的具体应用及作用，现场联调测试及实际运行情况表明，在复杂的工业控制环境下，通信管理装置运行稳定、可靠，宜于在电力、石化、钢铁、炼铝、煤矿等行业自动化系统中推广使用。此外，通信管理装置在新能源及符合IEC61850标准的系统中应用前景广阔。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究目标和主要研究内容

1．4 论文的章节安排

第二章 厂站监控系统及通信管理机研究

2．1 厂站监控系统分析

2．1．1 分散式厂站监控系统

2．1．2 厂站监控系统中的通信网络

2．1．3 传输规约

2．2 通信管理机研究

2．2．1 通信管理机通信示意图

2．2．2 通信管理机与间隔级装置的通信模式

2．2．2 通信管理机与调度中心的通信模式

2．3 通信管理机的分类

2．3．1 嵌入式系统介绍

2．3．2 通信管理机分类

2．3．3 通信管理机的比较

2．4 本章小结

第三章 嵌入式通信管理装置的硬件设计

3．1 嵌入式通信管理装置硬件平台的选择

3．1．1 硬件平台的选择原则

3．1．2 硬件系统介绍

3．1．3 典型配置

3．2 操作系统的选择和任务的划分

3．2．1 操作系统的选择

3．2．2 操作系统任务的划分

3．3 本章小结

第四章 嵌入式通信管理装置关键技术的研究

4．1 双机冗余技术

4．1．1 双机切换方式

4．1．2 双机冗余的硬件处理

4．1．3 双机冗余的软件处理

4．2 对时方式

4．2．1 对时方式分类

4．2．2 对时原则

4．3 程序化操作控制(顺控)功能

4．3．1 程序化操作的原理

4．3．2 通信管理装置防误闭锁方案

4．4 本章小结

第五章 嵌入式通信管理装置的软件设计

5．1 通信管理装置软件的总体框架

5．2 通信层任务

5．2．1 串行口任务

5．2．2 以太网任务

5．2．3 通信层环形缓冲区

5．3 规约处理层

5．4 共享内存

5．4．1 实时数据库

5．4．2 历史数据库

5．4．3 通信口收发缓冲区

5．5 数据库基类

5．5．1 底层部分CAccess类

5．5．2 对外接口CProtocolBase类

5．6 其它模块

5．6．1 看门狗模块

5．6．2 逻辑模块

5．6．3 AGC／AVC模块

5．6．4 参数设置和运行监视模块

5．7 软件接口

5．8 本章小结

第六章 嵌入式通信管理装置在厂站监控系统中的应用

6．1 工程概况

6．1．1 330kV整流所

6．1．2 电解车间、空压站及电解烟气净化

6．2 系统结构

6．2．1 站控层

6．2．2 间隔层

6．3 通信管理装置应用示例

6．3．1 #1整流机组

6．3．2 公用部分

6．4 系统的运行状况和分析

6．5 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 研究及开发总结

7．2 展望

致谢

参考文献

附录