变电站远动工作站软件的设计与实现

论文摘要

论文概述了变电站自动化系统的发展及其现状，分析了变电站自动化系统通信网络的结构模式，以及基于以太网技术的多种通信方式的选择。针对基于以太网的变电站自动化系统通信网络的特点，依托实际的大型变电站自动化系统开发项目，应用多线程，多任务嵌入式操作系统和以太网通信技术，提出了一种全新的基于嵌入式操作系统的远动工作站解决方案．本文从整体结构设计、程序设计等几个方面对远动工作站软件系统进行了详细的阐述；研究了基于IEC61850的远动工作站软件模型，以及IEC61850应用中的一些关键问题。远动工作站是变电站通信系统中的核心设备，是变电站与远方控制中心之间的接口。本文对基于以太网的变电站自动化系统通信网络的结构模式和通信方式进行了论述，在此基础上分析了远动工作站设备的功能需求。在ARM9硬件平台和WinCE.net操作系统平台上对远动工作站的软件进行了设计与具体的编程实现。远动工作站软件采用模块化设计，各个功能模块相互独立，通过实时数据库进行相互间的数据交换。数据库模块以动态链接库（DLL）的形式存在，通过应用编程接口（API）供其他模块访问。变电站内部通信协议模块采用了IEC60870-5-104的APCI（Application Protocol Control Information）和IEC60870-5-103的ASDU（Application Service Data Unit）组合的方式，实现了IEC60870-5-103协议在以太网之上的传输。IEC61850协议已经成为变电站内部通信协议的发展趋势，但并不完全适用于变电站到控制中心远动信息的传输。在基于IEC61850的无缝远动通信体系建立之前，将存在很长一段IEC61850和传统远动通信协议并存的时间。论文依据IEC61850面向对象的思想以及基于传统协议的远动工作站软件的设计方法，提出一个新的符合IEC61850标准的远动工作站软件模型。模型中变电站内部通信协议采用了IEC61850，而远动通信协议为传统的面向点号组织的协议。本文还针对IEC61850实现中的难点如同传统协议的转换和底层通信映射的实现进行了探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 变电站自动化系统的发展及其现状
• 1.1.1 变电站自动化技术的发展及其现状
• 1.1.2 变电站自动化系统通信协议的发展及其现状
• 1.2 问题的提出
• 1.2.1 基于嵌入式操作系统的远动工作站设备
• 1.2.2 IEC61850应用于远动工作站
• 1.3 本论文的主要工作
• 第2章 变电站自动化系统通信模式
• 2.1 变电站自动化系统通信网络结构
• 2.1.1 集中式网络结构
• 2.1.2 基于嵌入式以太网的分布式网络结构
• 2.2 通信方式的选择与多播技术的应用
• 2.2.1 基于 UDP/ IP的多种通信方式的比较
• 2.2.2 多播的应用
• 2.2.3 应用层协议的支持
• 2.2.4 多播的实现
• 第3章 基于传统通信协议的远动工作站软件设计与实现
• 3.1 远动工作站硬件结构
• 3.2 软件总体结构
• 3.2.1 软件功能需求与模块组成
• 3.2.2 模块间的数据交互与实现方式
• 3.3 内存数据库模块的实现
• 3.3.1 总体结构
• 3.3.2 系统配置参数库
• 3.3.3 实时数据库
• 3.3.4 其他功能模块
• 3.4 网络103协议模块及其实现的关键问题
• 3.4.1 网络103协议概述
• 3.4.2 可靠 UDP通信的实现
• 3.4.3 兼容范围 ASDU及通用分类服务
• 3.4.4 网络103协议模块与数据库接口
• 第4章 基于 IEC61850的远动工作站软件建模的探讨
• 4.1 IEC 61850概述
• 4.1.1 产生的背景
• 4.1.2 IEC61850标准的特点
• 4.1.3 远动工作站引入 IEC61850协议存在的关键问题
• 4.2 基于 IEC 61850的远动工作站软件建模的探讨
• 4.2.1 模块组成
• 4.2.2 IEC 61850到传统协议的转换
• 4.3 底层通信映射的实现
• 4.3.1 IEC 61850核心服务映射到 MMS
• 4.3.2 MMS客户端模块的初步设计
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文