智能馈线终端FTU设计与实现

发布时间：2017-06-09 06:07

  本文关键词：智能馈线终端FTU设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着嵌入式和物联网技术在电力行业应用越来越广泛,传统的馈线终端设计单一、使用不灵活且处理能力较差,不能满足配电自动化系统中对输电线路数据采集和供电质量可靠性的要求。馈线自动化终端是实现配电自动化的关键的设备,而馈线自动化终端最核心的功能就是数据的采集和传输。这不仅是馈线自动化终端最重要的一个环节,同样体现了馈线终端的性能。在配电领域内一种新型的馈线终端得到了广泛的应用。新型的馈线终端是嵌入式和物联网技术在配电领域的一个典型应用,用于解决目前馈线终端设计单一、使用不灵活且处理能力较差、安全性较低的问题,本文在传统的馈线终端基础上,介绍了一种安全的智能馈线终端的设计,不仅实现了其核心功能,同时也解决了其在公网进行数据传输的安全问题。通过对配电网自动化系统的研究,根据现场应用需求,本设计介绍了新型智能馈线终端核心功能的设计与实现。该终端在传统馈线终端的基础上,实现了数据的安全传输和方便的现场维护功能。终端运行着嵌入式Linux操作系统,通过嵌入式Linux系统强大且稳定的多任务管理功能来实现终端各个任务的调度、管理,使终端的性能得到了极大的提升;终端具有强大的采集和通讯能力,可以根据主站的需要采集现场实时数据,上传实时数据或主动上报;兼容IEC104通信协议,可以与主站和任何支持IEC104规约的设备通信,并在与主站通信的过程中使用SSL安全通道,可以防止数据被非法窃取,具有很强的安全性,同时也可以对其进行远程维护。本文介绍了智能馈线终端的结构组成和软件设计,并详述核心子系统包括通讯子系统、数据传输子系统、安全子系统和调试与维护子系统的设计。随后介绍了嵌入式Linux开发流程及核心子系统的实现,比如嵌入式Linux内核的移植以及USB、以太网卡和SPI驱动程序的移植,并以此为基础详述了各核心子系统的实现。最后,本文简单介绍了IEC104规约,并按此规约对各功能模块进行了测试,证明本文设计的终端具有稳定的数据采集与通讯功能,而且可维护性高,工作稳定可靠。
【关键词】：嵌入式 Linux 配电网 终端
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM76;TP311.52
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 引言10
• 1.2 研究的目的和意义及国内外发展现状10-11
• 1.3 本文的主要研究内容11-12
• 1.4 论文组织安排12-13
• 第二章 智能馈线终端的研究与应用13-20
• 2.1 智能馈线终端的工作原理13-14
• 2.2 智能馈线终端功能研究14-15
• 2.2.1 基础功能研究14
• 2.2.2 安全功能研究14-15
• 2.2.3 以太网通信功能研究15
• 2.2.4 参数设置功能研究15
• 2.2.5 数据查看功能研究15
• 2.2.6 命令操作功能研究15
• 2.3 智能馈线终端的应用15-17
• 2.3.1 智能馈线终端的现场部署16-17
• 2.3.2 智能馈线终端的安全流程17
• 2.4 智能馈线终端硬件结构17-19
• 2.4.1 FTU总体结构介绍17-18
• 2.4.2 FTU硬件模块组成介绍18-19
• 2.5 智能馈线终端总结19-20
• 第三章 智能馈线终端系统概要设计20-26
• 3.1 智能馈线终端系统架构20-22
• 3.1.1 终端FTU基础平台20-21
• 3.1.2 Bootloader的选择21-22
• 3.2 智能馈线终端子系统结构22-26
• 3.2.1 通信子系统22-23
• 3.2.2 数据传输子系统23
• 3.2.3 SSL安全接入子系统23-24
• 3.2.4 调试与维护子系统24-26
• 第四章 智能馈线终端详细设计及实现26-51
• 4.1 软件设计框架分析26-28
• 4.2 开发环境搭建28-34
• 4.2.1 交叉编译的实现28
• 4.2.2 Bootloader移植28-30
• 4.2.3 Linux内核移植30-32
• 4.2.4 文件系统32-34
• 4.3 通信子系统34-39
• 4.3.1 网卡驱动移植与调试34-35
• 4.3.2 通信任务处理流程35-39
• 4.4 数据传输子系统39-46
• 4.4.1 采集卡驱动移植与调试39-42
• 4.4.2 数据传输任务处理流程42-46
• 4.5 安全防护子系统46-48
• 4.5.1 加密卡驱动移植与调试46
• 4.5.2 SSL安全接入46-48
• 4.6 调试与维护子系统48-51
• 4.6.1 参数操作设计48-49
• 4.6.2 实时数据设计49
• 4.6.3 部分接口设计49-51
• 第五章 终端维护与测试51-58
• 5.1 IEC104通讯规约介绍51-52
• 5.1.1 概述51
• 5.1.2 规约结构51
• 5.1.3 数据格式（帧）定义51-52
• 5.2 终端FTU的维护52-54
• 5.2.1 维护软件简介52-53
• 5.2.2 连接设置53
• 5.2.3 参数设置与参数传送53-54
• 5.2.4 数据和操作54
• 5.3 终端FTU测试54-58
• 5.3.1 终端FTU通信测试54-55
• 5.3.2 终端FTU数据传输测试55-58
• 第六章 结论与展望58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 附录63-67

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本文编号：434581