亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        合并單元的一種高效低成本實用設(shè)計方案

        2010-04-27 07:08:12
        電氣技術(shù) 2010年5期
        關(guān)鍵詞:以太網(wǎng)總線脈沖

        劉 春

        (上海電力學(xué)院,上海 200090)

        1 引言

        IEC61850標(biāo)準(zhǔn)將變電站自動化系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)由上而下分為3個層次,即站控層、間隔層和過程層。IEC61850-9規(guī)定了過程層設(shè)備(電子式互感器)與間隔層設(shè)備(二次側(cè))接口的重要組成部分—合并單元,其主要任務(wù)是對采集的12路電壓、電流信息按照規(guī)定的格式傳輸給二次保護(hù)、控制設(shè)備,除此之外,合并單元發(fā)送的報文中還包括一些標(biāo)志采樣值是否有效的狀態(tài)信息、同步信息和設(shè)備維護(hù)信息等。

        本文針對合并單元提出了一種高效率、低成本的實現(xiàn)方法,給出了較詳細(xì)的硬件設(shè)計方案和部分軟件流程圖,并對合并單元傳輸采樣值傳輸規(guī)范是采用IEC61850-9-1還是9-2的問題進(jìn)行了初步的探討,為工程實際應(yīng)用提供一定的參考。

        2 合并單元的功能模型

        合并單元的功能模型如圖1所示。

        各模塊的功能描述如下:

        (1)多路數(shù)據(jù)采集處理模塊

        其主要任務(wù)是根據(jù)電站秒脈沖來控制采樣時刻, 然后將數(shù)據(jù)收集組幀。值得注意的是合并單元并不一定要承擔(dān)A/D的任務(wù),有可能A/D采集在電子式互感器里面完成,再將V/F脈沖信號發(fā)送至送到合并單元,也可能是模擬信號直接與合并單元相連??傊B接的物理介質(zhì)和信號方式是不限定的。

        圖1 合并單元的功能模型

        (2)同步功能模塊

        二次設(shè)備需要的電流和電壓信息必須是同一時間點上采得的,但這些信息可能來自不同的設(shè)備間隔。因此,同步模塊的功能包含兩個方面:一是使得站內(nèi)各個合并單元之間實現(xiàn)同步,二是使得連接在同一合并單元的互感器的采樣數(shù)據(jù)之間實現(xiàn)同步。合并單元的同步一般可以由 GPS按 1 秒鐘一次的頻率發(fā)出時鐘信號,同步所有合并單元的數(shù)據(jù)采集起始點。采樣數(shù)據(jù)的同步可以采用插值法或者同步脈沖法。插值計算是由二次設(shè)備完成的,根據(jù)互感器提供的若干個時間點上的采樣值,通過插值計算得到需要的時間點上的電壓或電流值,同步脈沖法則是使用統(tǒng)一的同步脈沖信號,電子式互感器在送出的采樣值中打上時標(biāo),提供給二次設(shè)備。同步脈沖可以通過主時鐘獲得。實際應(yīng)用中可將兩種方案結(jié)合起來。

        (3)同步源異常警告

        同步源丟失是非常危險的事情,這意味著各個合并單元收集到的數(shù)據(jù)將沒有統(tǒng)一時間標(biāo)準(zhǔn),也就意味著相與相之間,變壓器出線與進(jìn)線之間相差會產(chǎn)生測量錯誤,保護(hù)設(shè)備將會發(fā)出保護(hù)指令跳閘,造成停電事故。因此,當(dāng)外部時鐘丟失時,必須要能夠警告二次保護(hù)設(shè)備,并且自身利用鎖相環(huán)保持A/D采樣時間間隔。

        (4)串行發(fā)送模塊

        其功能是采用 IEC61850-9描述的以太網(wǎng)接入方式, 使用同步脈沖得到時間連續(xù)的一次電流和電壓及抽樣信號,并將采集到的數(shù)據(jù)打上時間、邏輯節(jié)點名等標(biāo)簽后,按照IEC61850-9-1/2的規(guī)定格式進(jìn)入緩沖區(qū),再按照ISO/IEC 8802.3協(xié)議規(guī)定的幀格式進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝,實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸[1]。

        3 硬件設(shè)計

        合并單元的硬件包括同步模塊、模擬信號輸入隔離、前置信號處理電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊、緩沖器、控制器、網(wǎng)絡(luò)模塊、100Base-Fx模塊等。在設(shè)計的時候,除了實現(xiàn)應(yīng)有的功能和保障性能參數(shù)以外,還著重考慮了成本。合并單元硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

        圖2 合并單元硬件結(jié)構(gòu)

        其中信號輸入隔離主要是針對 IEC6100-4-4標(biāo)準(zhǔn)中對信號和控制端口施加電快速瞬變脈沖群、IEC6100-4-6中施加的射頻傳導(dǎo)共模調(diào)幅以及TC77中施加工頻共模干擾作出的安全保障,同時也能降低本設(shè)備對外界的干擾。

        前置信號處理電路包括信號的直流偏置、放大、移相和濾波等環(huán)節(jié),將隔離過來的信號處理成適合A/D轉(zhuǎn)換輸入的信號。

        同步模塊由CPLD構(gòu)成,其主要功能是接收同步接口的同步脈沖,然后重新確定ADC觸發(fā)脈沖的起始位置。首先由網(wǎng)絡(luò)模塊將需要分頻的系數(shù)寫至裝載區(qū),由計數(shù)器進(jìn)行同步裝載,然后重開始計數(shù),達(dá)到預(yù)設(shè)值后發(fā)出觸發(fā)脈沖,然后重新裝載初始化數(shù)值。接收到同步脈沖時,則強行將計數(shù)值調(diào)整到能發(fā)出觸發(fā)脈沖的預(yù)定數(shù)值,再重新開始裝載計數(shù)。由于ADC需要轉(zhuǎn)換時間,所以每一個觸發(fā)脈沖發(fā)出后,需調(diào)整觸發(fā)脈寬,然后將脈沖分配出去,16位計數(shù)器將脈沖分配的次數(shù)記錄在寄存器里供網(wǎng)絡(luò)模塊讀取。如果沒有同步置數(shù)脈沖,計數(shù)器根據(jù)軟件預(yù)置數(shù)進(jìn)行循環(huán)計數(shù),有同步脈沖則自動清零。

        為了降低硬件的成本,這里采取了兩方面的措施:

        一是對A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行了特別的設(shè)計。12通道A/D轉(zhuǎn)換器由6片兩路16位的C8051F064型號高速 MCU構(gòu)成,轉(zhuǎn)換速率可達(dá)到 1Msps。與常見的偽同步采樣不同,這里省掉了采樣保持,直接將前置電路處理過的信號送入 MCU內(nèi)部的的 ADC中,由 MCU的 ADC保持連續(xù)的跟蹤,一旦有觸發(fā)信號,就在其上升沿開始進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。觸發(fā)信號由同步模塊發(fā)出,12個通道即統(tǒng)一啟動轉(zhuǎn)換。選擇 MCU做信號采集,不僅采集精度有保障,而且每一個 MCU里面有兩個 ADC,并帶有 FLASH、RAM和內(nèi)部晶振,基本不需要外部器件,且接口及其豐富,完全可以用作兩個16位寬度的并口。這樣的1片MCU市場價格約120元,12路數(shù)據(jù)采集通道只需6片,共720元,而同樣精度和采樣率、帶采保的ADC再加上做為緩沖的16位雙口RAM,價格在4500元以上。

        二是采用了緩沖器。系統(tǒng)中存在3.3V和5V兩種電平,這兩種電平之間的連接采用緩沖器來代替支持雙電壓系統(tǒng)的16位雙口RAM,也能有效地節(jié)約成本。緩沖器的另一作用是避免數(shù)據(jù)總線沖突擁擠。準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)被排列在公用總線之后,沒有控制器的命令不得放閘到總線。當(dāng)所有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好之后,控制器向網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)出中斷申請,這時,網(wǎng)絡(luò)模塊通過PC104總線可以將16位12個通道的數(shù)據(jù)連續(xù)讀出。

        網(wǎng)絡(luò)模塊由嵌入式 0x86兼容機構(gòu)成,主頻300MHz,帶10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)口和PC104總線接口,擁有 16Mbytes/s的數(shù)據(jù)吞吐量,可滿足此合并單元支持最高10K的采樣率的要求。網(wǎng)絡(luò)模塊的主要功能是發(fā)送數(shù)據(jù),當(dāng)采集的數(shù)據(jù)經(jīng) PC104總線傳遞來之后,按照 IEC61850-9-1規(guī)定的幀格式組幀,然后經(jīng) PCI總線送入RTL8139C網(wǎng)卡的發(fā)送區(qū)。此外,由于A/D轉(zhuǎn)換中采用了多片MCU,就必須要有看門狗來監(jiān)視各MCU的CPU,以便在遇到強干擾,程序指針出現(xiàn)異常時能夠讓它們重新開始同步工作。每一個MCU都有自己的看門狗,但是不能做到協(xié)調(diào)一致,在此將每一個MCU的復(fù)位線引到網(wǎng)絡(luò)模塊的并口,作為看門狗復(fù)位接口。在正常情況下,每一個MCU都同步發(fā)出中斷請求信號,所有信號相與,然后送給網(wǎng)絡(luò)模塊。當(dāng)1個MCU出現(xiàn)問題時,在均勻間隔時間上的中斷請求信號就會消失,只要檢測到中斷請求消失,就啟動看門狗,由并口發(fā)送復(fù)位信號給所有的MCU,讓其重新開始運行程序[1]。

        4 軟件設(shè)計

        合并單元的軟件包括配置軟件、嵌入式工控機軟件和MCU軟件。

        配置軟件位于合并單元外部,用于配置采樣頻率和IEC61850-9-1幀結(jié)構(gòu)中的一些字節(jié)等。

        嵌入式工控機與采集板嵌合在一起,其功能包括:

        (1)接收數(shù)據(jù)采集板緩沖區(qū)的數(shù)據(jù),按照IEC61850-9-1規(guī)定的格式組幀后送入RTL8139C的數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū),按照IEEE802.3的協(xié)議將數(shù)據(jù)通過100M以太網(wǎng)發(fā)送出去。

        (2)控制看門狗喂狗時間,保證軟件在運行出錯時恢復(fù)時間不超過兩個中斷時間。

        (3)將配置軟件中準(zhǔn)備調(diào)整ADC精度的值通過重構(gòu)的SPI總線傳送到數(shù)采板上的每個CPU。

        (4)對數(shù)采板線路進(jìn)行故障智能診斷,發(fā)生故障時報警。

        MCU軟件主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、FIFO數(shù)據(jù)移位、測試線路和接受配置數(shù)據(jù)等功能。

        限于篇幅,這里只給出 MCU軟件的流程圖,如圖3所示。

        數(shù)據(jù)采集處理單元通過緩沖器與串口發(fā)送模塊交換數(shù)據(jù)。串口發(fā)送模塊響應(yīng) 1kHz的外部中斷信號,從外存儲器中讀取實時數(shù)據(jù),封裝成IEEE802.3幀,通過100BASE-Fx以太網(wǎng)端口發(fā)送。以太網(wǎng)控制器的初始化由底層函數(shù)完成[1]。

        圖3 MCU軟件流程圖

        5 IEC61850-9-1與9-2的比較

        對于合并單元的采樣值傳輸服務(wù)功能,IEC61850標(biāo)準(zhǔn)劃分了 2種不同的映射方法,即IEC61850-9-1和IEC61850-9-2部分[2]。二者在通信方式、對 ACSI模型的支持、SCSM映射方式等方面各有優(yōu)缺點。在實際工程應(yīng)用中,選擇IEC61850-9-1還是IEC61850-9-2來實現(xiàn)合并單元的采樣值傳輸服務(wù)是一個值得探討的問題。

        IEC61850-9-1規(guī)定了通過單向多路點對點串行通信鏈路的采樣值傳輸方式,只需考慮傳送介質(zhì)的帶寬和接受方CPU處理數(shù)據(jù)的能力,而不用擔(dān)心數(shù)據(jù)流量對于其他間隔設(shè)備傳輸?shù)挠绊?,因為它并沒有通過網(wǎng)絡(luò)與其他間隔共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。在這種傳輸方式下,地址域以全部由“1”組成的以太網(wǎng)廣播地址作為目標(biāo)地址的缺省值,因此發(fā)送側(cè)沒有必要進(jìn)行地址配置。IEC61850-9-2則采用了過程層網(wǎng)絡(luò)總線傳輸介質(zhì),直接訪問 ISO/IEC802.3鏈路,傳輸時需要考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸流量的控制。與9-1相比,9-2能更加徹底地實施變電站過程總線的數(shù)字化,它要求將 MU裝置及數(shù)字化測控、保護(hù)裝置包含于同一個交換式以太網(wǎng)上,這就對網(wǎng)絡(luò)交換機及 MU裝置及數(shù)字化測控、保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)性能提出了很高的要求。

        IEC61850-9-1規(guī)定合并單元輸入通道為 12路,采用專用數(shù)據(jù)集;幀格式固定,不允許改變,采用廣播或組播的方法;自定義數(shù)據(jù)默認(rèn)方式,僅有采樣值報文;9-1 僅支持報文傳輸服務(wù)(SendMSVMessage),而不支持 MSVCB 控制塊屬性的讀和設(shè)置服務(wù)。因此9-1的映射方法相對固定、簡單,相對容易實現(xiàn),但對ASCI模型的支持不夠完備。

        IEC61850-9-2部分除了支持直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層的“SendMSVMessage”服務(wù)外,還支持向MMS的映射,通過“GetMSVCBValues/SetMSVCBVlaues”等控制服務(wù)可重新設(shè)定輸入通道數(shù)、采樣頻率等參數(shù),支持對數(shù)據(jù)集的更改和對數(shù)據(jù)對象的直接訪問,幀格式可靈活定義,并支持單播方式和采樣值報文。因此IEC61850-9-2的映射方法更為靈活,對ASCI模型的支持也更加完備[3]。但由于MMS協(xié)議的復(fù)雜性,9-2實現(xiàn)起來有一定的難度。

        目前國內(nèi)的已投運的數(shù)字化變電站基本都采用的是 9-1標(biāo)準(zhǔn),9-2標(biāo)準(zhǔn)工程實際應(yīng)用還較少。鑒于本文中合并單元項目的實際情況,采用了相對簡單的9-1標(biāo)準(zhǔn)。但筆者認(rèn)為,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,9-2標(biāo)準(zhǔn)將成為大勢所趨。

        6 結(jié)論

        合并單元是數(shù)字化變電站中過程層設(shè)備(電子式互感器)和間隔層設(shè)備接口的重要組成部分。本文對合并單元的設(shè)計方案選擇 MCU來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,省掉了昂貴的采保,又采用緩沖器來代替了支持雙電壓系統(tǒng)的RAM,既保證了性能又大大降低了成本,具有較高的實用價值。作為合并單元采樣值傳輸規(guī)范,IEC61850-9-1具有映射方法相對固定,較易實現(xiàn)等特點,但對ASCI模型的支持不夠完備,而IEC61850-9-2的映射方法更為靈活,對ASCI模型的支持也更加完備。

        [1] 馮凱.基于 IEC61850過程層合并單元的設(shè)計與實現(xiàn)[M]. 武漢:華中科技大學(xué),2005:16-55.

        [2] 梁曉兵,周捷,楊永標(biāo),沈健,謝黎,周斌,基于 IEC61850的新型合并單元的研制[J]. 電力系統(tǒng)自動化,2007,31(7):85-89.

        [3] 鄭新才,施魯寧,楊光,劉繼安,IEC61850標(biāo)準(zhǔn)下采樣值傳輸規(guī)范9-1、9-2的對比和分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2008,36(18):47-50.

        [4] 沈健,黃曉峰,高貴旺,徐石明,丁杰,黃國方,數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 江蘇電機工程,2007,26(增刊):1-4.

        [5] 謝經(jīng)東,李紅斌,劉曲波,燕沙,一種基于 FPGA&DSP合并單元的實現(xiàn)方案[J].電氣應(yīng)用,2007,26(6):43-46.

        猜你喜歡
        以太網(wǎng)總線脈沖
        他們使阿秒光脈沖成為可能
        脈沖離散Ginzburg-Landau方程組的統(tǒng)計解及其極限行為
        基于1500以太網(wǎng)養(yǎng)豬場的智能飼喂控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
        基于PCI Express總線的xHC與FPGA的直接通信
        機載飛控1553B總線轉(zhuǎn)以太網(wǎng)總線設(shè)計
        黃芩苷脈沖片的制備
        中成藥(2017年12期)2018-01-19 02:06:54
        談實時以太網(wǎng)EtherCAT技術(shù)在變電站自動化中的應(yīng)用
        電子制作(2017年24期)2017-02-02 07:14:44
        一種90W高功率以太網(wǎng)供電系統(tǒng)的設(shè)計
        淺談EPON與工業(yè)以太網(wǎng)在貴遵高速公路中的應(yīng)用
        多通道ARINC429總線檢查儀
        久久精品免费一区二区喷潮| 少妇高潮无码自拍| 国产成人亚洲综合二区| 99e99精选视频在线观看| 亚洲成av人片天堂网| 国产精品入口牛牛影视| 精品国产一区二区三区男人吃奶| 国产91色综合久久高清| 亚洲中文字幕无码一久久区| 欧美日韩成人在线| 亚洲av网一区天堂福利| 亚洲日本人妻少妇中文字幕| 让少妇高潮无乱码高清在线观看| 亚洲男人天堂2019| av日本一区不卡亚洲午夜| 18无码粉嫩小泬无套在线观看 | 久久久久国产亚洲AV麻豆| 日本熟妇免费一区二区三区| 东北女人啪啪对白| 亚洲国产精品成人无码区| 国产女奸网站在线观看| 精品久久一区二区三区av制服| 久久理论片午夜琪琪电影网| 精品无码专区久久久水蜜桃 | 欧美性受xxxx黑人猛交| 精品亚洲欧美无人区乱码| A亚洲VA欧美VA国产综合| av免费资源在线观看| 日本最新免费二区| 日韩中文网| 四虎在线中文字幕一区| 亚洲av成人无码久久精品老人| 久久久久亚洲av无码专区体验| 亚州五十路伊人网| 一二三区亚洲av偷拍| 国产成人精品综合在线观看| 国产在线视频国产永久视频| 女同另类专区精品女同| 成在线人av免费无码高潮喷水| 精品国产亚洲AⅤ麻豆| 综合人妻久久一区二区精品|