配電自動(dòng)化系統(tǒng)作為與用戶(hù)端直接聯(lián)系的電力自動(dòng)化系統(tǒng),直接關(guān)系到用戶(hù)用電的穩(wěn)定性及用電質(zhì)量。同時(shí),隨著微電網(wǎng)及電動(dòng)汽車(chē)的推廣應(yīng)用,基于智能配電室集群的區(qū)域配電自動(dòng)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(shí)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(shè)備無(wú)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?jiǎn)單、緊湊,在電力監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,但目前對(duì)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(duì)于如何實(shí)現(xiàn)Modbus與IEC61850的轉(zhuǎn)換的研究還很少。為了實(shí)現(xiàn)Modbus與IEC61850的轉(zhuǎn)換,本文分析了區(qū)域配電自動(dòng)化系統(tǒng)中對(duì)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(shè)計(jì)一種基于Linux嵌入式操作系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān),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(biāo)準(zhǔn)的IED,達(dá)到遺留設(shè)備接入IEC61850系統(tǒng)的目的。首先,采用了模塊化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了整個(gè)通信網(wǎng)關(guān),并詳細(xì)介紹了網(wǎng)關(guān)中的關(guān)鍵模塊的工作流程。其次,分析了Modbus規(guī)約的報(bào)文幀結(jié)構(gòu)和IEC 61850的數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),根據(jù)這些特點(diǎn)設(shè)計(jì)了基于sAddr的規(guī)約映射方法。然后,根據(jù)所設(shè)計(jì)的映射方法設(shè)計(jì)了映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),并詳細(xì)介紹了網(wǎng)關(guān)中IEC61850服務(wù)端模塊中主要功能的實(shí)現(xiàn)方法。最后,使用Linux嵌入式操作系統(tǒng)和ARM芯片設(shè)計(jì)了通訊網(wǎng)關(guān)的試驗(yàn)樣機(jī),詳細(xì)介紹了樣機(jī)中的各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方法,對(duì)樣機(jī)的各個(gè)模塊進(jìn)行了測(cè)試,并使用完整的樣機(jī)測(cè)試了通信網(wǎng)關(guān)的幾個(gè)主要功能。
【學(xué)位單位】：廈門(mén)理工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類(lèi)】：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(yīng)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(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 通信網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.4 規(guī)約轉(zhuǎn)換研究現(xiàn)狀
    1.5 主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.5.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    1.6 小結(jié)
第二章 IEC 61850網(wǎng)關(guān)相關(guān)理論
    2.1 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)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(wù)映射方法
    2.5 通信服務(wù)映射到MMS
        2.5.1 MMS概述
        2.5.2 MMS映射
        2.5.3 libiec61850的MMS實(shí)現(xiàn)
    2.6 小結(jié)
第三章 通信網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)
    3.1 基于網(wǎng)關(guān)的區(qū)域配電自動(dòng)化系統(tǒng)
    3.2 網(wǎng)關(guān)架構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.3 網(wǎng)關(guān)監(jiān)控模塊
    3.4 IEC 61850服務(wù)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(jī)的通信機(jī)制
    3.7 小結(jié)
第四章 Modbus與IEC61850映射關(guān)系的研究
    4.1 規(guī)約映射實(shí)現(xiàn)原理
    4.2 Modbus與IEC 61850的映射關(guān)系
        4.2.1 地址域映射為邏輯設(shè)備名稱(chēng)
        4.2.2 基于sAddr的數(shù)據(jù)區(qū)映射關(guān)系
        4.2.3 功能碼映射為ACSI服務(wù)
    4.3 基于SCL的IED建模
    4.4 小結(jié)
第五章 通信網(wǎng)關(guān)規(guī)約轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)
    5.1 映射關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
        5.1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)
        5.1.2 嵌套數(shù)據(jù)類(lèi)描述方法
        5.1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)接口
    5.2 定值服務(wù)
        5.2.1 定值服務(wù)實(shí)現(xiàn)原理
        5.2.2 定值服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)
    5.3 報(bào)告服務(wù)
        5.3.1 數(shù)據(jù)更新
        5.3.2 緩存報(bào)告控制塊（BRCB）
        5.3.3 非緩存報(bào)告控制塊（URCB）
    5.4 小結(jié)
第六章 試驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)與網(wǎng)關(guān)功能測(cè)試
    6.1 功能需求分析
    6.2 樣機(jī)架構(gòu)設(shè)計(jì)
        6.2.1 基于Linux系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)搭建
        6.2.2 主板功能測(cè)試
        6.2.3 通信擴(kuò)展板電路設(shè)計(jì)
        6.2.4 CPU間通信接口設(shè)計(jì)
    6.3 通信網(wǎng)關(guān)功能測(cè)試
        6.3.1 目錄獲取
        6.3.2 報(bào)告服務(wù)
        6.3.3 定值服務(wù)
    6.4 樣機(jī)展示
    6.5 小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷
附錄 1 CDC分類(lèi)
附錄 2 ACSI定義
附錄 3 BRCB類(lèi)參數(shù)表
附錄 4 URCB類(lèi)參數(shù)表

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