配電自動化系統(tǒng)作為與用戶端直接聯(lián)系的電力自動化系統(tǒng),直接關系到用戶用電的穩(wěn)定性及用電質(zhì)量。同時,隨著微電網(wǎng)及電動汽車的推廣應用,基于智能配電室集群的區(qū)域配電自動化系統(tǒng)將逐步得到推廣。該系統(tǒng)需要使用基于IEC61850的通信系統(tǒng)實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的通信連接,但大量采用傳統(tǒng)協(xié)議的設備無法接入IEC 61850系統(tǒng)。Modbus支持多種電氣接口和傳輸介質(zhì),并且?guī)袷胶唵�、緊湊,在電力監(jiān)測等領域得到了廣泛的應用,但目前對于IEC61850與傳統(tǒng)協(xié)議的轉(zhuǎn)換主要集中于IEC60870-5-103和IEC60870-5-104,對于如何實現(xiàn)Modbus與IEC61850的轉(zhuǎn)換的研究還很少。為了實現(xiàn)Modbus與IEC61850的轉(zhuǎn)換,本文分析了區(qū)域配電自動化系統(tǒng)中對于通信系統(tǒng)的需求,結(jié)合目前通信規(guī)約的使用現(xiàn)狀,提出設計一種基于Linux嵌入式操作系統(tǒng)的網(wǎng)關,用于完成Modbus與IEC61850的轉(zhuǎn)換,能夠?qū)崿F(xiàn)將使用Modbus協(xié)議的IED轉(zhuǎn)換為支持IEC61850標準的IED,達到遺留設備接入IEC61850系統(tǒng)的目的。首先,采用了模塊化設計方法設計了整個通信網(wǎng)關,并詳細介紹了網(wǎng)關中的關鍵模塊的工作流程。其次,分析了Modbus規(guī)約的報文幀結(jié)構(gòu)和IEC 61850的數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)的特點,根據(jù)這些特點設計了基于sAddr的規(guī)約映射方法。然后,根據(jù)所設計的映射方法設計了映射關系數(shù)據(jù)庫,并詳細介紹了網(wǎng)關中IEC61850服務端模塊中主要功能的實現(xiàn)方法。最后,使用Linux嵌入式操作系統(tǒng)和ARM芯片設計了通訊網(wǎng)關的試驗樣機,詳細介紹了樣機中的各個模塊的設計方法,對樣機的各個模塊進行了測試,并使用完整的樣機測試了通信網(wǎng)關的幾個主要功能。
【學位單位】：廈門理工學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TM76;TN915.05
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景與意義
    1.2 通信規(guī)約應用現(xiàn)狀
        1.2.1 傳統(tǒng)電力通信規(guī)約現(xiàn)狀
        1.2.2 IEC 61850 的應用現(xiàn)狀
    1.3 通信網(wǎng)關的應用現(xiàn)狀
    1.4 規(guī)約轉(zhuǎn)換研究現(xiàn)狀
    1.5 主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
        1.5.1 主要研究內(nèi)容
        1.5.2 創(chuàng)新點
    1.6 小結(jié)
第二章 IEC 61850網(wǎng)關相關理論
    2.1 IEC 61850標準體系結(jié)構(gòu)
    2.2 IEC 61850的主要特征
    2.3 IEC 61850信息建模方法
    2.4 IEC 61850服務映射方法
    2.5 通信服務映射到MMS
        2.5.1 MMS概述
        2.5.2 MMS映射
        2.5.3 libiec61850的MMS實現(xiàn)
    2.6 小結(jié)
第三章 通信網(wǎng)關的設計
    3.1 基于網(wǎng)關的區(qū)域配電自動化系統(tǒng)
    3.2 網(wǎng)關架構(gòu)設計
    3.3 網(wǎng)關監(jiān)控模塊
    3.4 IEC 61850服務端
    3.5 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊
    3.6 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊與Modbus主機的通信機制
    3.7 小結(jié)
第四章 Modbus與IEC61850映射關系的研究
    4.1 規(guī)約映射實現(xiàn)原理
    4.2 Modbus與IEC 61850的映射關系
        4.2.1 地址域映射為邏輯設備名稱
        4.2.2 基于sAddr的數(shù)據(jù)區(qū)映射關系
        4.2.3 功能碼映射為ACSI服務
    4.3 基于SCL的IED建模
    4.4 小結(jié)
第五章 通信網(wǎng)關規(guī)約轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)
    5.1 映射關系數(shù)據(jù)庫設計
        5.1.1 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
        5.1.2 嵌套數(shù)據(jù)類描述方法
        5.1.3 數(shù)據(jù)庫訪問接口
    5.2 定值服務
        5.2.1 定值服務實現(xiàn)原理
        5.2.2 定值服務的具體實現(xiàn)
    5.3 報告服務
        5.3.1 數(shù)據(jù)更新
        5.3.2 緩存報告控制塊（BRCB）
        5.3.3 非緩存報告控制塊（URCB）
    5.4 小結(jié)
第六章 試驗樣機的設計與網(wǎng)關功能測試
    6.1 功能需求分析
    6.2 樣機架構(gòu)設計
        6.2.1 基于Linux系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺搭建
        6.2.2 主板功能測試
        6.2.3 通信擴展板電路設計
        6.2.4 CPU間通信接口設計
    6.3 通信網(wǎng)關功能測試
        6.3.1 目錄獲取
        6.3.2 報告服務
        6.3.3 定值服務
    6.4 樣機展示
    6.5 小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷
附錄 1 CDC分類
附錄 2 ACSI定義
附錄 3 BRCB類參數(shù)表
附錄 4 URCB類參數(shù)表

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本文編號：2885568