基于ARM的变电站嵌入式通信控制系统的研究

• 作 者: 曹博
• 机 构: 太原理工大学
• 出 处: 太原理工大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 嵌入式系统 网络通信 电力行业 供电质量 变电站自动化 以太网

IEC61850标准是IEC TC57提出的基于通用网络通信平台的变电站通信网络和系统的唯一国际标准，也将是我国今后电力行业相关标准的基础。近年来，随着对供电质量要求的提高以及无人值班站的出现，对变电站自动化系统提出了更高的要求，也促使了变电站自动化设备的快速发展。但是对于在变电站自动化系统中占重要地位的站内通信网络，由于设备提供商众多，设备采用规约相互不同，有些规约甚至是厂家自己定义的。这就使得不同厂家的设备之间的互连非常困难，规约的转化要花费巨大的工作量。IEC61850作为变电站自动化系统新一代通信标准体系。采用该标准后，不同厂家的产品问可实现无缝连接，可以有效的解决上述问题。然而，由于现有的变电站内很多设备并不支持IEC61850。若要对变电站自动化的升级改造中为了支持IEC61850而去更换这些设备，势必造成极大的浪费。因此如何充分利用现有的一些站内设备而又能与未来的新标准接轨成为了一个新的问题。
针对上述问题，本文根据IEC所规定的以太网是实现IEC61850唯一的互联标准，论述了通过嵌入式通信控制系统将现有的变电站内总线与以太网互联以达到符合IEC61850要求的解决办法。论文在深入研究IEC61850规约和目前变电站自动化系统的通信网络结构、接口规范、通讯协议的基础上，规划设计了变电站嵌入式通信控制系统的硬件和软件方案。
论文首先对变电站自动化系统的结构、发展过程进行了概括，分析比较了变电站自动化通信网络的特点。其次，研究了IEC61850标准的国内外发展情况，仔细分析了该标准制定的原因和目标以及应用该标准后对变电站带来的益处和该标准的主要特点。
本文所设计的基于ARM的变电站嵌入式通信控制系统选用了三星公司的以ARM920T为内核的S3C2410A芯片作为处理器。使用了SPI接口与CAN控制器MCP25l5进行通信。采用了具有较高稳定性和易操作性的CS8900A作为以太网控制器，从而实现了IEC61850标准要求的以太网接口。
最后本文通过移植集成了完整的TCP/IP协议栈的Linux操作系统到本文设计系统的硬件平台上，设计并编写了以太网卡驱动和CAN驱动程序以及以太网通信程序。实现了CAN总线网络与以太网之间的互联，可以达到现有设备接入符合IEC61850所要求的通信网络的目的。