基于以太网的电力调度信息传输的开发.doc

引言电网调度自动化是在早期的电力系统远动系统的基础上引入计算机技术并进行功能扩充而形成的一套辅助调度人员工作的自动化系统远动系统是电网调度自动化系统的重要组成部分在电网调度自动化系统的发展过程中起着基础性的作用远动系统是指对广阔地区的生产过程进行监视和控制的系统它包括对必需的过程信息的采集处理传输和显示执行等全部的功能和设备远动系统调度信息的实时传输对于保障电力系统调度任务的有序完成有着至关重要的重要本论文主要对基于嵌入式以太网的电力系统调度信息传输系统展开研究探讨并以期从中能够找到有效的可供指导或借鉴的电力系统调度通信实时传输系统的设计方法并以此和广大同行分享以太网技术在电力调度系统中的应用概述电力信息传输系统的发展要适应电网调度自动化的发展要求要适应远动系统向网络化发展的要求电力信息传输系统的未来的发展趋势必然是网络化本论文重点在嵌入式以太网通信技术在电力信息传输中的应用方面开展工作随着计算机网络技术在电力系统中的应用调度中心一般采用局域网并较多使用配置在以太网上的局域网在基于局域网的系统中一般需要配置前置机工作站调度工作站远动工作站另外在局域网上也可以增加一些微机工作站如提供给局长办公室总工办公室使用主要用来监视电网实时运行情况显示实时画面提供告警信息等以太网技术在厂站端的应用主要是在变电站综合自动化系统中的应用变电站综合自动化系统在通信技术的推动下发展成为典型的分层分布式结构该结构一般分为层变电站层间隔层和过程层其中过程层包含变电站内的生产过程设施如变压器断路器及其辅助接点电流和电压互感器等主要负责现场数据采集提供接口等间隔层包含测量和控制单元负责该单元线路或变压器的参数测量和监控以及断路器的控制等变电站层包含全站性的监控主机通信及控制主机实现管理等功能的工程师站随着计算机技术和通信技术的发展尤其是网络技术的应用以太网技术正被引入变电站自动化系统过程层的采集测量单元和间隔层保护控制单元中进而构成基于网络控制的分布式变电站自动化系统嵌入式以太网在电力调度通信系统中的应用研究电力调度通信系统的基本要求跟其它信息传输相比电力信息的传输有其特殊性主要表现在以下几点与一般的以太网应用相比电力信息传输的数据量不大通常不存在较大的数据文件传输可靠性要求高电力信息要求准确可靠地进行传输实时性要求高变电站自动化系统要求及时地传输现场的实时运行信息和操作控制信息网络必须能够很好地保证数据通信的实时性抗干扰能力要求高变电站内通信环境恶劣机械和电磁干扰严重网络必须具有很好的抗干扰能力以太网的应用模式选择将嵌入式以太网技术应用于变电站自动化系统可以实现厂站信息通过网络向各主站传送具体有两种方式第一网络接口通信模式该模式要求厂站的具有以太网接口支持协议并支持或规约直接接入厂站端数据网络边缘交换机的局域网端口该模式适用于新建厂站的分布式自动化系统第二协议转换器模式对于大部分己投运的厂站可在上加装协议转换器再接入以使原有的通信协议和的结构保持不变但要求各主站端配置支持协议的网络通信前置系统和相应的应用层协议嵌入式以太网应用于变电站内部通信网络一般有两种典型的应用模式应用模式每个间隔层设备都配置一个嵌入式以太网接口将该设备作为一个节点直接连接到以太网上应用模式几个不具有以太网接口的智能电子设备通过或现场总线等方式连在一起然后连接到一个具有以太网接口的通信管理单元通过该通信管理单元连接到以太网上从技术实现而言两者都必须设计嵌入式以太网接口本质上没有太大差别以太网通信模块设计本论文所设计的以太网通信模块是基于软件协议栈的嵌入式以太网接口硬件电路该电路以宏晶公司的单片机作为嵌入式微处理器外部连接以太网控制器芯片构成基本的硬件平台以太网控制器芯片其工作时钟为引脚接地地址一直处于有效引脚用电阻下拉到地复位时刻为低电平选择位模式网卡可以兼容位和位操作由于位的数据总线因此要用网卡的位总线模式引脚分别与单片机的引脚相连地址线的连接为接地接高电平接地接地址线接地接地址线数据线的连接为接单片机的口脚接高电平设置为跳线模式复位脚和单片机的复位脚相连单片机复位的时候网卡也复位的复位方式有冷热两种为的复位引脚给该引脚施加一个以上的高电平就可以实现冷复位先读再写复位端口可实现热复位因为复位过程将执行一些操作因此应等待之后再对操作以确保复位完全系统数据的实时采集传输机制客户机通过总线或通信转接头与远动装置串行口进行通讯控制各远动装置工作因此首要的是实现从各远动装置的数据采集本系统软件就是用查询方式来进行信息处理的采用作为开发工具利用通信控件编辑通信程序关键是准确理解及设置通信控件的属性为了实现对电力系统远动系统的遥测与遥信数据的共享避免两个线程访问相同的数据时引发冲突可以使用提供的同步技术来同步多个线程对同一数据类的同时访问互斥对象是串行访问资源的全局对象可以首先设置互斥对象然后访问资源最后释放互斥对象在设置互斥对象的同时如果另一线程或进程试图设置相同的互斥对象它将停下来直到前一个线程或进程释放该互斥对象为止在数据远程传输过程中客户机要时刻检测与调度中心服务器的线路连接当网络发生异常如掉线等情况时客户机会给出监控系统故障信息并且在故障恢复后自动重新进行数据的传送这一点在监控系统中非常重要结语随着现代电力系统规模的不断扩大系统结构和运行方式日益复杂任何一个小失误都可能给整个电网带来致命的后果因此电力调度通信系统的开发日益迫切而采用嵌入式以太网技术将其应用于电力远动调度通信系统能够在保证信息传输实时性的同时提高了电力系统信息传输的抗干扰性电网调度中心作为地区电网运行管理的指挥中心其所使用的调度自动化系统的可靠性灵活性和智能性对保证整个电网安全优质经济的运行有着非常重要的意义