基于嵌入式系统的电力光纤信号分析仪软件的设计与实现

论文摘要

变电站自动化技术经过十多年的发展已经达到一定的水平，近几年来，大量的自动化技术运用到了电网建设和改造中，传统变电站逐步向智能数字化方向发展。IEC61850电力通信标准进一步加快了智能变电站的普及进程，同时也给变电站设备的在线监控技术提出了新的课题。由于变电站结构越来越复杂，为了能够有效掌握变电站系统的工作状况和网络状况，及时发现变电站中的异常情况，需要专门的仪器对智能设备传输的报文信息进行监测分析，因此开发基于IEC61850标准的电力测试设备有着重要意义。本课题所研究的光纤信号分析仪就是一种电力系统的在线监测设备，它用于分析、记录过程层网络中传输的基于IEC61850标准的采样值报文和GOOSE报文的光纤信号，对网络中的异常情况进行告警，为事故诊断及维护提供了有效的依据。本文的主要工作是对光纤信号分析仪中的采样值解析模块的软件部分进行设计和实现，主要内容包括：1.对电力光纤信号分析仪的应用背景以及国内外发展现状进行了分析。2.整体上对IEC61850协议进行了介绍，并对协议中的9-1和9-2协议实现做了详细的分析；对采用的硬件平台进行了介绍，并根据开发需求定制了嵌入式linux系统，搭建了实验环境。3.根据信号分析仪的采样值解析模块功能进行了软件模块的设计，设计了SCL配置文件的解析、采样值报文的捕获、采样值报文的解码与分析功能模块，实现了原始报文的存储功能，最后对采用的多线程技术进行了介绍。4.对采样值解析模块的功能进行了测试验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电力光纤信号分析仪概述
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 国内外研究现状
• 1.2 本文的主要研究内容
• 第二章 IEC61850 协议分析及嵌入式系统搭建
• 2.1 IEC61850 协议分析
• 2.1.1 IEC61850 协议介绍
• 2.1.2 IEC61850-9-1 协议分析
• 2.1.3 IEC61850-9-2 协议分析
• 2.2 嵌入式系统环境搭建
• 2.2.1 嵌入式系统的介绍
• 2.2.2 嵌入式开发环境的搭建
• 2.3 小结
• 第三章 电力光纤信号分析仪采样值解析模块的设计与实现
• 3.1 信号分析仪采样值解析模块软件设计
• 3.2 变电站 SCL 配置文件的解析
• 3.2.1 变电站配置语言 SCL
• 3.2.2 配置文件解析的实现
• 3.3 数据报文捕获的实现
• 3.3.1 Libpcap 开发流程
• 3.3.2 报文捕获的实现
• 3.3.3 过滤功能的实现
• 3.4 采样值报文解析的设计与实现
• 3.4.1 数据报文解析的方案设计
• 3.4.2 9-1 和 9-2 报文 BER 解码的实现
• 3.4.3 报文数据的处理与分析
• 3.4.4 回调函数的实现
• 3.4.5 队列接口函数的实现
• 3.5 数据报文存储功能的设计
• 3.5.1 存储功能的整体设计
• 3.5.2 USB 设备的操作
• 3.5.3 文件的设计
• 3.6 多线程技术的运用
• 3.6.1 系统中多线程的运用
• 3.6.2 系统中线程间的通信
• 3.6.3 系统中线程间的同步
• 3.7 本章小结
• 第四章 软件功能验证与测试
• 4.1 准备工作
• 4.2 解析功能测试
• 4.3 配置文件与数据关联测试
• 4.4 过滤功能测试
• 4.5 存储功能测试
• 4.6 报文存储时间测试
• 4.7 报文解析时间测试
• 4.8 测试结论
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历