基于VxWorks的新型數字化故障錄波器設計與實(shí)現
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4 軟件設計
軟件基于VxWorks操作系統，VxWorks具有良好的可靠性，高性能的內核以及很好的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)性，都采用了數據鏈路層直接傳輸報文。在此利用VxWorks的MUX層接口實(shí)現從數據鏈路層將IEC61850協(xié)議數據傳輸給應用層程序。由于在IEC61850協(xié)議中規定幀結構中含有虛擬局域網(wǎng)標記TPID和TCI，在幀經(jīng)過(guò)交換機時(shí)可能會(huì )被去掉也可能保留。因而在MUX層綁定網(wǎng)絡(luò )協(xié)議類(lèi)型處理函數時(shí)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(jìn)行綁定，并在后續的處理中對類(lèi)型為0x8100的報文特別處理，判斷其真實(shí)的協(xié)議類(lèi)型，以免誤判。
9-1是一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)的協(xié)議。在故障錄波器的應用場(chǎng)景中，由于必須監控全站的大量線(xiàn)路，前端需要集中器將9-1數據合并，而合并后的數據格式目前并沒(méi)有統一的標準。在此對于9-1協(xié)議解析進(jìn)行了模塊化設計，將報文的解析獨立出來(lái)，使其很容易增加對其他類(lèi)型9-1擴展協(xié)議的支持。
4．2 傳統數據報文模塊
該應用中對于傳統站，將由前方的采集設備采樣模擬量和開(kāi)關(guān)量數據，通過(guò)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相兼容的數據格式，以便后方設備進(jìn)行啟動(dòng)判斷與存儲。
4．3 同步模塊
9-1數據來(lái)自合并單元，而開(kāi)關(guān)量采樣數據來(lái)自保護控制單元，兩者的數據源不同，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(shí)間，但報文只有在開(kāi)關(guān)量發(fā)生變位時(shí)才發(fā)送，在開(kāi)關(guān)量變位后，則建議按指數遞增的時(shí)間間隔發(fā)送，因而接受到GOOSE報文的時(shí)刻是不定的。在某些實(shí)際應用中，甚至可能發(fā)生保護裝置未進(jìn)行同步，造成GOOSE報文中的時(shí)間戳不準的情況。另一方面，故障錄波需要全站的大量開(kāi)關(guān)量數據，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(lái)源的GOOSE報文進(jìn)行同步和組合。包含模擬量采樣值的9-1報文通過(guò)合并單元后雖然具有錄波所需要的全部模擬采樣值數據，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(méi)有絕對的時(shí)間信息。因此必須要將不同源的開(kāi)關(guān)量之間、以及開(kāi)關(guān)量和模擬量之間進(jìn)行同步合并，對數據整體加入絕對時(shí)刻。在設計同步方案時(shí)，充分考慮到開(kāi)關(guān)量的數據更新頻率遠遠小于開(kāi)關(guān)量數據讀取頻率，即絕大多數的同步工作都是將保存的開(kāi)關(guān)量與當前收到的模擬量采樣值進(jìn)行合并，只在低頻率的GOOSE報文來(lái)臨時(shí)才需要更新保存的開(kāi)關(guān)量值。在該設計中，高頻率的模擬量數據到需要和開(kāi)關(guān)量合并時(shí)，保存開(kāi)關(guān)量的堆棧中將只含有最近的一次或之前少數幾次開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，模擬量數據將以極大的概率直接與最近的開(kāi)關(guān)量時(shí)間匹配，維護此堆棧的空間開(kāi)銷(xiāo)和時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)都很小。具體流程圖如圖5所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/151039.htm
4．4 數據通信模塊設計
該模塊將同步好的全站模擬量采樣值與開(kāi)關(guān)量加入時(shí)間戳，通過(guò)TCP連接發(fā)送給啟動(dòng)判斷與存儲設備，保證數據及時(shí)間的正確性并簡(jiǎn)化后端的實(shí)現。
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