基于VxWorks的新型數(shù)字化故障錄波器設(shè)計與實現(xiàn)
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4 軟件設(shè)計
軟件基于VxWorks操作系統(tǒng)，VxWorks具有良好的可靠性，高性能的內(nèi)核以及很好的實時性。
4．1 IEC61850報文處理模塊
IEC61850 9-1標準與GOOSE為了保證通信的實時性，都采用了數(shù)據(jù)鏈路層直接傳輸報文。在此利用VxWorks的MUX層接口實現(xiàn)從數(shù)據(jù)鏈路層將IEC61850協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸給應(yīng)用層程序。由于在IEC61850協(xié)議中規(guī)定幀結(jié)構(gòu)中含有虛擬局域網(wǎng)標記TPID和TCI，在幀經(jīng)過交換機時可能會被去掉也可能保留。因而在MUX層綁定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型處理函數(shù)時需要對9-1協(xié)議(ethertype 0x88b8)，GOOSE協(xié)議(ethertype 0x88ba)，以及虛擬局域網(wǎng)標記(0x8100)都進行綁定，并在后續(xù)的處理中對類型為0x8100的報文特別處理，判斷其真實的協(xié)議類型，以免誤判。
9-1是一個點對點的協(xié)議。在故障錄波器的應(yīng)用場景中，由于必須監(jiān)控全站的大量線路，前端需要集中器將9-1數(shù)據(jù)合并，而合并后的數(shù)據(jù)格式目前并沒有統(tǒng)一的標準。在此對于9-1協(xié)議解析進行了模塊化設(shè)計，將報文的解析獨立出來，使其很容易增加對其他類型9-1擴展協(xié)議的支持。
4．2 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)報文模塊
該應(yīng)用中對于傳統(tǒng)站，將由前方的采集設(shè)備采樣模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)，通過TCP協(xié)議發(fā)送到錄波器。錄波器將對其解析后封裝為與IEC61 850相兼容的數(shù)據(jù)格式，以便后方設(shè)備進行啟動判斷與存儲。
4．3 同步模塊
9-1數(shù)據(jù)來自合并單元，而開關(guān)量采樣數(shù)據(jù)來自保護控制單元，兩者的數(shù)據(jù)源不同，發(fā)送的報文格式也不同。IEC-61850中定義的GOOSE報文，每幀報文中含有詳細的絕對時間，但報文只有在開關(guān)量發(fā)生變位時才發(fā)送，在開關(guān)量變位后，則建議按指數(shù)遞增的時間間隔發(fā)送，因而接受到GOOSE報文的時刻是不定的。在某些實際應(yīng)用中，甚至可能發(fā)生保護裝置未進行同步，造成GOOSE報文中的時間戳不準的情況。另一方面，故障錄波需要全站的大量開關(guān)量數(shù)據(jù)，而單一保護控制單元發(fā)送的GOOSE報文只包含其中的一部分，需要將不同來源的GOOSE報文進行同步和組合。包含模擬量采樣值的9-1報文通過合并單元后雖然具有錄波所需要的全部模擬采樣值數(shù)據(jù)，也按照固定的采樣頻率均勻發(fā)送，但其中僅含有秒的等分序號，而沒有絕對的時間信息。因此必須要將不同源的開關(guān)量之間、以及開關(guān)量和模擬量之間進行同步合并，對數(shù)據(jù)整體加入絕對時刻。在設(shè)計同步方案時，充分考慮到開關(guān)量的數(shù)據(jù)更新頻率遠遠小于開關(guān)量數(shù)據(jù)讀取頻率，即絕大多數(shù)的同步工作都是將保存的開關(guān)量與當前收到的模擬量采樣值進行合并，只在低頻率的GOOSE報文來臨時才需要更新保存的開關(guān)量值。在該設(shè)計中，高頻率的模擬量數(shù)據(jù)到需要和開關(guān)量合并時，保存開關(guān)量的堆棧中將只含有最近的一次或之前少數(shù)幾次開關(guān)量狀態(tài)，模擬量數(shù)據(jù)將以極大的概率直接與最近的開關(guān)量時間匹配，維護此堆棧的空間開銷和時間開銷都很小。具體流程圖如圖5所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/151039.htm
4．4 數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計
該模塊將同步好的全站模擬量采樣值與開關(guān)量加入時間戳，通過TCP連接發(fā)送給啟動判斷與存儲設(shè)備，保證數(shù)據(jù)及時間的正確性并簡化后端的實現(xiàn)。
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