智能配网终端通信系统的设计与实现

2015-04-16詹鹏飞仇天培

建材与装饰 2015年44期

关键词：浮点子站调试

詹鹏飞　仇天培

（1.国网河南省电力公司郑州电力公司　河南　郑州　450000　2.郑州大学电气工程学院　河南　郑州　450000）

智能配网终端通信系统的设计与实现

詹鹏飞1仇天培2

（1.国网河南省电力公司郑州电力公司河南郑州4500002.郑州大学电气工程学院河南郑州450000）

智能化配网终端通信系统主要由主站层和子站层、通信网络、远方测控终端等部分构成，能够打破传统的通信系统的局限，有效提高通信系统的可靠性和稳定性。本文对智能化配网终端的组网架构进行分析，从硬件和软件两个方面，对智能配网终端通信系统的设计和实现进行探究，总结出具体的实施策略，旨在为我国的智能化配网终端通信系统的发展和完善提供理论帮助。

智能配网终端通信系统；设计；实现

近年来，我国的经济和社会的发展速度不断加快，人们对于生活水平的要求不断提高，电是生活中的重要组成部分，用电负荷的不断增加导致了配电网的压力越来越大，只有不断完善电力网的配置，提高电能质量才能够满足人们生产和生活的需要。实践证明，智能配网终端通信系统是发展的配网通信发展的大趋势，因此，对智能化配网通信系统展开设计和研究具有重要意义。

1　智能配网终端的组网架构

设计要求为：①通信接口多样化。智能DTU需要配备多种通信接口，包含光纤以太网、多路电以太网和232接口，目的是与主站的通信模式进行灵活的匹配，避免在对配网进行改造时，带来的麻烦；②简化配网的层级。在应用智能化配网终端时，可以省去子站装置，此措施能够简化通信系统的网络层级，在内部完成子站与DTU的通信，能够在很大程度上提高通信过程的可靠性和速度；③IEC61850、IEC61968、IEC61970等都在数字化标准的基础之上，采用智能化的信息交换系统能够提高系统的可操作性，能够有效接入自动化系统。此外，远程控制和维护功能能够在很大程度上节约通信系统的维护费用，降低成本。

2　智能配网终端的硬件系统设计

2.1适应浮点计算的中断技术

配网的故障判断算法经常采用浮点计算，能够提高计算效率。配网终端的操作系统具有实时性，在任务较多时，操作系统对于浮点计算相关的中断现场的保护不到位。本次设计开设了终端浮点栈空间，主要目的是帮助中断之后的恢复工作，此设计能够在中断时记录和存储相关信息，并在不同的中断点上建立浮点栈，在相关的系统中编写相关的程序应用，就能够随意调用浮点函数，有效保护了中断现场的数据。若部分系统不需要浮点计算，我们可以省略此过程。

2.2高速以太网的数据传输

作为电力配网中的主要通信协议，TCP协议被广泛应用。在本文的研究中，直接采用的是直接数据访问的方式进行通信，能够在光口中直接接受MAC层的报文。在此设计中，开辟报文的缓冲区是设计的首要工作，光口将接受的报文数据存储在该段内存中，整个过程都不会对CPU的资源进行占用。这种方式不仅能够提高报文的传输接受速率，还能够与数字化系统的处理向吻合，从而实现高速传输的目的。

2.3应用平台总线技术

在本文的设计中，一共设计到三种总线，包括高速的数据总线、完备的管理总线以及低压差分信号总线。在进行高速的数据传输时，低压差分总线能够保持很低的能耗，并且能够保障传输的信号较强，传输产生的噪音较低，对低电压的兼容性较强。此外，相关的板件能够随时被在增减和扩展，对于智能配网技术十分适用。百兆的以太网被应用于管理总线中，界面系统管理控制切换以及软件调试等操作都能够顺利进行，实现了各个子系统之间的信息交流[1]。

2.4PCC架构的平台

采样板和通信板上的PCC平台的主要任务分别是快速采集各个间隔上的数据，将以太网上的信息及时地传递出去并进行快速有效的处理。选择PCC平台内核处理器时，应该注重其性能的重要性，一般情况下，可以采用MPC86XX的芯片，利用其快速传输的功能，用于子站的信息采集和处理过程中。

2.5设计电源系统

电源是智能配网终端的重要部分，进行电源设计时，要将其作为一个独立的模块来进行，要明确电源的主要功能，主要包含蓄电池活化维护、自动切换、自动检测以及蓄电池状态检测等，要以实现电源的自动充电和预测剩余使用时间、自动警报等功能，从而来提高电源系统的安全和可靠性。

3　智能配网终端的软件实现

3.1系统架构

智能配网终端的软件构架包含三个部分，分别为子站模块、本地DTU模块以及通信数据控制模块。设计软件的主要方法为面向对象设计法，进行分层配置和分布，对软禁进行模块化封装，具有高移植性的特点；IEC61970、IEC61850等信息系统具有很强的智能化性能，能够有效地介入信息并进行信息交换。不但支持厂家的设备接入，还能够接入继电保护信息等系统，能够有效支撑智能化配网应用。

3.2主要功能模块

3.2.1本地DTU模块

此模块主要包含遥测、遥调以及要信模式、电源运行管理、运行参数设置、装置设置、母线故障检测、SOE和遥控运行等辅助记录模块、本地实验和调试、馈线故障检测、人机接口、无功补偿等模块。采用面向对象的设计方法，进行模块化设计，对本地DTU信息进行采集，检测器故障，控制子站执行命令等[2]。

3.2.2配网子站软件

能够完成控制配网子站的相关功能，相应的软件模块包含遥控闭锁检查模块、打印模块、信号合成与转换模块、规约数据库管理模块、故障检测模块、隔离模块、远程维护模块、故障定位模块等。此外，子站还要应用相关的调试规约的功能、事件记录能力和双机电源切换等功能，与部分相关，模块进行结合处理，从而达到提高软件运行效率的目标，为调试和维护工作提供便利。

3.2.3通信数据收发和控制软件

通信数据收发和控制软件的主要模块包含双主机通信管理模块；对通信模块的接受控制、主从机通信管理模块等。包含了子站装置内部与内部DTU通信、子站的外部和外部DTU通信、本地的子站和主站之间的通信。部分通信软件的应用层可配置，能够提高配网终端运行的稳定率和效率[3]。

3.3实现软件终端的关键技术

3.3.1通信网自愈传输功能

通信线路故障对于配电系统的运行具有重要影响，导致部分区域内的配电设备瘫痪，无法对其控制和监视，因此，提高通信线路的可靠性对于配电网络的正常运行具有重要作用。通信系统的自愈功能是一种有效的提高线路可靠性的方法，在人工不参与的情况下，网络线路能够发现自身的传输错误并进行自动修复能够保证配电系统的平稳运行。通信网的自愈功能包含主通道和主通道和备用通道两个通信端口，在出现数据传输错误时，将从主通道自动切换到备用通道，当数据正常时，便切换成主通道。

3.3.2辅助调试功能

系统在正常运行之前要经过多次调试，在此过程中会遇到故障点，增加辅助调试功能能够有效解决这一问题，装备设备、保护、自检信号表能够显示出不同的子站信号，这时，工作人员会发现出现错误的配置并对故障点进行处理，提高调试的效率，保障设备的安全可靠性。

3.3.3无功补偿功能

智能配网控制终端能够对电容器进行循环投切，以实测的武功需求量为标准，发挥过压欠压闭锁的作用；提供多种操作方式进行操作；采用预测的方法调节电压越线，保证以最小的成本实现最好的补偿效果。