地铁变电所自动化系统通信管理机的研制

发布时间：2017-07-05 05:05

  本文关键词：地铁变电所自动化系统通信管理机的研制

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【摘要】：随着我国城镇化进程的加快,地铁建设成为我国经济快速增长的强力助推剂。电力监控系统(PSCADA)作为地铁系统中承担供电监控任务的重要子系统,为整个地铁的安全运行提供保障。为实现PSCADA系统通信一体化,近年国际电工委员会(IEC)颁布了IEC61850标准。虽然目前很多地铁设备厂家开始对采用IEC61850标准的新型智能设备进行研究,但是从设备的研制到实际投入运行,再到完全替代传统智能设备是一个相当漫长的过程。在这过程中可能出现采用传统规约和采用IEC61850规约的智能设备接入同一PSCADA系统的局面,造成PSCADA系统通信不兼容。针对这种问题,本文设计了安装在地铁变电所自动化系统站控层的通信管理机,作为变电所和远方调度中心之间的信息枢纽中心实现不同规约设备的数据交换和信息共享。首先,通过对通信管理机应用环境进行分析,确定通信管理机的系统功能和硬件参数。选用“嵌入式核心主板+应用底板”的分布式架构方式设计基于ARM的嵌入式通信管理机硬件系统。然后,选用IEC104远动规约、ModBus规约、IEC103规约和IEC61850规约作为本文通信管理机的规约转换模型,对规约数据映射关系进行分析。并且运用标准C语言,在嵌入式Linux操作系统下,采用模块化和多线程软件编程方法,对规约处理程序进行开发。该程序作为通信管理机的核心程序,主要负责对不同规约的通信报文进行处理和转换。同时,本文还开发了系统管理程序作为通信管理机的辅助程序,该程序主要完成对规约处理程序运行状态的管理和系统时间的校对两个任务,保证通信管理机能够正常运行。最后,本文根据现场变电所自动化系统中装置连接情况搭建了模拟测试平台,对通信管理机系统的整体功能进行测试。验证该通信管理机作为变电所自动化系统信息枢纽中心的作用,成功解决了传统规约设备和IEC61850规约设备同时接入地铁PSCADA系统的问题。
【关键词】：变电所自动化 通信管理机 嵌入式Linux IEC61850 规约转换
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U231.8;U224.9
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 研究背景和意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 变电所自动化系统发展历程13-14
• 1.2.2 规约转换方法研究现状14
• 1.2.3 国内外通信管理装置及规约转换软件现状14-15
• 1.3 本文主要工作15-17
• 第2章 地铁通信管理机功能分析和硬件设计17-27
• 2.1 地铁通信管理机功能分析17-19
• 2.1.1 应用环境分析17-18
• 2.1.2 通信管理机总体功能18-19
• 2.2 通信管理机硬件方案选型19-22
• 2.2.1 系统架构选型19-21
• 2.2.2 嵌入式微处理器选型21-22
• 2.2.3 硬件系统开发方案选型22
• 2.3 基于ARM的通信管理机硬件设计22-26
• 2.3.1 嵌入式核心主板22-23
• 2.3.2 串口电路23-24
• 2.3.3 以太网接口电路24-25
• 2.3.4 电源电路25
• 2.3.5 看门狗电路25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 通信模型建立和规约映射关系分析27-40
• 3.1 地铁变电所自动化系统通信模型27-28
• 3.2 地铁变电所自动化系统常用通信规约分析28-35
• 3.2.1 IEC60870-5-104远动规约标准28-30
• 3.2.2 变电所传统规约标准30-32
• 3.2.3 IEC61850标准32-35
• 3.3 规约映射关系研究35-39
• 3.3.1 变电所传统规约与IEC104规约映射研究35-37
• 3.3.2 IEC61850与IEC104规约映射研究37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 通信管理机的软件设计40-60
• 4.1 软件总体设计40-46
• 4.1.1 操作系统平台和开发语言选择40
• 4.1.2 软件功能设计40-41
• 4.1.3 软件总体框架41-42
• 4.1.4 系统启动42-43
• 4.1.5 系统管理程序43-44
• 4.1.6 规约处理程序44-46
• 4.2 接口通信模块设计46-48
• 4.2.1 串口通信47-48
• 4.2.2 Socket通信48
• 4.3 数据库模块设计48-53
• 4.3.1 数据库功能分析48-49
• 4.3.2 实时数据库49-53
• 4.3.3 历史数据库53
• 4.4 报文解析编码模块设计53-59
• 4.4.1 IEC104远动规约处理线程54-56
• 4.4.2 传统规约处理线程56-57
• 4.4.3 IEC61850处理线程57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 通信管理机的测试60-76
• 5.1 装置测试方案60-63
• 5.1.1 测试平台的搭建60-61
• 5.1.2 功能测试流程61-62
• 5.1.3 程序移植62-63
• 5.2 系统测试63-75
• 5.2.1 系统性能测试63-64
• 5.2.2 通信管理机同调度中心通信测试64-66
• 5.2.3 通信管理机同ModBus从机通信测试66-69
• 5.2.4 通信管理机同IEC103从机通信测试69-70
• 5.2.5 通信管理机同IEC61850服务器通信测试70-75
• 5.3 测试结论75
• 5.4 本章小结75-76
• 结论与展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士期间发表的论文及科研情况81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李强;;地铁综合监控系统应用发展研究[J];自动化与仪器仪表;2015年10期

2 付香滇;;城市轨道交通变电所PSCADA系统联调工艺[J];电气化铁道;2014年06期

3 王建文;唐敏;;新一代城市轨道交通综合监控系统的发展趋势[J];城市轨道交通研究;2014年06期

4 张杰;;电力监控系统(PSCADA)在地铁中的应用[J];科技信息;2012年12期

5 张克刚;侯思祖;陈小倩;张杰;;IEC 60870-5-104向IEC 61850转换网关的研究[J];电力系统通信;2011年10期

6 陈杰;杜伟春;王振岳;柳大海;;基于嵌入式技术的工业通信管理机的开发及应用[J];电力系统保护与控制;2010年11期

7 陈霞;韩国政;;通信管理机的设计和功能实现[J];电气化铁道;2009年05期

8 李梅;;嵌入式Linux下的串口通信程序设计[J];可编程控制器与工厂自动化;2009年10期

9 王文龙;徐广辉;朱中华;;基于CORBA技术的IEC61850规约转换装置[J];电力系统保护与控制;2009年07期

10 刘航;刘全;凌俊银;;一种基于嵌入式Linux操作系统通信管理机的设计与实现[J];电力系统保护与控制;2009年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 张殷;轨道交通电力监控系统设计与应用[D];华东理工大学;2014年

2 张勇;变电站自动化系统规约转换器维护测试软件研发[D];西南交通大学;2007年

3 徐宁;传统电力规约向IEC 61850转换的研究[D];华北电力大学（河北）;2006年

4 王文平;一种多规约智能转换器的研究[D];中国电力科学研究院;2001年

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本文编号：520569