变电站通信系统论文提纲

论文题目：智能变电站监控系统中数据通信网关的设计与实现

摘要：智能变电站一体化监控系统是智能电网的重要环节,是智能电网调度控制和生产管理的基础。数据通信网关是满足智能变电站一体化监控系统对调度及其他主站应用的支撑设备。分层分布式的变电站综合自动化系统在电力系统逐步得到推广和应用,许多变电站都实现了无人值班,这样能使变电站运行与管理的安全可靠性指标、经济性指标得到大幅度提升。要实现无人值班就必须在调度对变电站进行监视与控制,数据通信网关就是实现了将测控、保护等智能设备的数据通过协议采集上传给调度,并接受调度的控制命令控制智能设备。但是各种通信规约（如:IEC104、ModBus等）的应用功能比较有限,各厂家为了满足应用的要求对规约进行了各自的扩展,加上各厂家对规约的理解不同,导致即使是同一协议也会出现不一致的情况。甚至同一厂家在不同时期的不同产品也出现了协议不一致的情况。这就需要数据通信网关具有强兼容性和强扩展性,并能支持各种通信协议。为了解决保护设备相互操作性差、信息难以实现共享、系统的可控制性差的问题,IEC TC57发布了作为全球统一的变电站网络与通信协议DL/T860协议,其主要目标是实现“一个世界、一种技术、一种标准”,这就要求数据通信网关支持DL/T860协议。为此,本论文设计并实现了一款适合多种硬件平台（arm、powerpc、x86）的数据通信网关,主要工作包括:（1）提出了数据通信网关的设计方案。通过对《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》、《智能变电站一体化监控系统功能规范》和《变电站数据通信网关技术规范》等一系列规范和标准进行分析,提炼出变电站数据通信网关的需求,确定数据网关的方案设计,为数据通信网关的开发指明方法和思路。（2）提出了基于共享内存的的协议转换机制。通过比较进程间数据交互各种方法的优缺点,阐述了为什么使用共享内存进行数据交互,讨论了对共享内存数据进行互斥的方法;叙述了最主流、使用最频繁的规约DL/T860、IEC104等在数据通信网关中进行协议转换的实现模型。（3）对数据通信网关进行了实现与测试。给出了实现数据通信网关软件的设计与功能模块,详细描述了每个模块之间的关系,给出了每个功能模块的流程。说明了组态软件配置的必要性,讲述了配置的实现功能及其对应的实现方法。最后对数据网关的功能和性能进行测试。综上所述,本文对数据通信网关的需求进行了深入的分析,对DL/T860和IEC104等协议进行了深入的研究,将共享内存转换机制引入到数据通信网关,建立了数据通信网关的数据转换模型,设计并实现了数据通信网关,实验结果表明该通信网关能够满足智能变电站监控系统中的数据通信需要。

关键词：智能变电站;数据通信网关;规约插件;数据交换;DL/T860

学科专业：软件工程（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标与内容

1.4 论文组织结构

第二章 数据通信网关的方案设计

2.1 数据通信网关的需求分析

2.1.1 功能需求

2.1.2 性能需求

2.2 数据通信网关的设计方案

2.3 本章小结

第三章 基于共享内存的协议转换机制

3.1 数据采集协议

3.1.1 DL/T860协议

3.1.2 Modbus协议

3.2 数据转发协议

3.2.1 IEC104协议的报文格式

3.2.2 IEC104协议的确认机制

3.2.3 IEC104协议的双机同步

3.2.4 IEC104协议的处理流程

3.3 基于共享内存的数据转换模型

3.4 共享内存的互斥访问

3.5 本章小结

第四章 数据通信网关的系统实现与测试

4.1 开发环境

4.1.1 硬件平台

4.1.2 软件平台

4.2 数据通信网关的实现

4.2.1 I/O接口的实现

4.2.2 共享内存的实现

4.2.3 数据采集和转发的实现

4.2.4 数据融合的实现

4.2.5 双机热备的实现

4.2.6 系统自检的实现

4.2.7 系统配置的实现

4.3 数据通信网关的测试

4.3.1 测试目的

4.3.2 测试环境

4.3.3 功能测试

4.3.4 性能测试

4.4 本章小结

第五章 工作总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献