基于IEC 61850的变电站信号采集合并单元设计

摘要

随着现代电子信息技术和通信技术的发展,变电站的自动化水平不断提高,越来越多的智能电子设备(IED)被投入应用。国际电工委员会制定了IEC 61850标准,对变电站的通讯进行规范化。本文针对IEC 61850标准规定的所有功能要求进行了分析,建立了完善的通信模型,并使用模块化设计方法,从硬件和软件两个方面进行了设计工作。在硬件方面,根据新式电子互感器的数字输出标准,提出了ARM+FPGA的解决方案,将系统划分为三个模块:多路数据的采集和存储模块、同步模块、网络通信模块。多路数据的采集和存储模块及同步模块的时钟部分在FPGA中完成,同步模块的插值算法同步处理部分及网络通信模块在ARM处理器中完成。在软件方面,详细阐述了合并单元的通信模型的建立,插值算法的原理和对数据进行同步的过程,包括IEC 61850对以太网帧结构的定义。本设计方案在硬件上利用FPGA的灵活结构和STM32F107中集成MAC的特点,在软件上利用了插值算法的同步方法,简化了电路结构,并对变电站自动化系统中的其他IED设备设计提供了参考。