摘 要:在变电站自动化系统中,IED(Intelligent Electronic Device)是采集底层和监控设备信息,并将信息与站控层计算机交互的嵌入式装置。随着变电站自动化技术的发展,变电站对网络通信的要求越来越高,集成了嵌入式以太网的IED成为未来IED一种发展趋势。与传统变电站网络通信系统相比,采用嵌入式以太网技术的变电站网络通信系统的网络带宽大大增加了,网络连接更加智能化,更容易与PC 机和广域网相连,实现变电站的远距离操控,具有很好的应用前景。笔者针对以太网和现场总线相结合的以太网应用模式,提出了一种IED嵌入式通信模块的开发方法。本文不仅给出了硬件结构图,还给出了部分程序。
关键词:变电站自动化 IED ARM Linux Web服务器
中图分类号:TP368.5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)08(c)-0009-02
20世纪末兴起的IED在变电站自动化领域获得了广泛的应用。
IED在电力系统中的应用主要多用于底层来实现数据采集、监视控制与仪表计量、通信控制等功能,而上层应用由于对数据处理与存储能力、人机交互(HMI)、网络通信等方面要求甚高,一般都是由PC系统或局域网(LAN)的形式实现。
随着变电站IED、数字光电流互感器、数字光电压互感器、变压器及GIS等一次设备在线状态监测和变电站运行操作仿真等技术日趋成熟,以及计算机网络新技术在实时系统中的开发应用,使得变电站一次设备和二次设备走向集成化。在基于IEC51850体系的变电站自动化系统中,过程层与间隔层、间隔层与变电站层之间的通信方式将全部采用标准以太网方式,采用TCP/IP协议。
本文接下来将对IED接入以太网的体系结构,IED的硬件、软件结构作详细的说明。
1 IED嵌入式以太网的体系结构
变电站通信的局域网通常采用以太网,因为以太网是一种采用总线型拓扑结构的局部通信网,它的特点是:信道带宽高,误码率很低,具有高度的扩充灵活性和互联性,建设成本低,见效快。
IED接入变电站以太网的方式有很多种,有基于通信服务器的接入模式、基于嵌入式Web服务器的接入模式等等。不管采取哪种模式,嵌入式IED与站控层计算机的通信必须取“瘦”服务器,“胖客户”的策略,即在IED上搭建一个小型web服务器,站控层计算机作为客户机可以对其进行信息访问、控制等操作。
因此变电站IED嵌入式系统只要转变为Web服务器,并装载和解释TCP/IP协议就可以实现和Internet互连。目前的嵌入式网络技术已经可以完全支持基于Web服务器的IED接入模式
2 硬件结构设计
为了构建Web服务器并满足变电站自动化系统的实时性和可靠性的要求,用传统的8位、16位的单片机作为IED嵌入式系统的核心已不能满足需要。因此必须选择更高性能的微控制器作为IED嵌入式系统的核心。