嵌入式实时操作系统VxWorks在数字化变电站间隔层设备中的应用

为满足智能电网对数字化变电站间隔层设备高性能的要求,提出了将嵌入式实时操作系统VxWorks应用于数字化保护测控一体化装置的设计方案.介绍了VxWorks运行硬件系统及其强实时性和高可靠性的实现方法,将装置功能划分为不同优先级的中断和任务,采用信号量和消息队列对任务进行合理调度.阐述了基于IEC61850标准的嵌入式以太网在装置上的实现方法,采用制造报文规范(MMS) +TCP/IP+以太网实现与站控层的网络通信.该设计方案已在工程实际中成功应用,并取得良好效果.     

基于VxWorks的多串口卡通信实现

本文介绍了为满足基于VxWorks的某嵌入式显控系统的通信需求,对多串口扩展卡EMM8的通信实现过程,包括环境配置和软件开发.分析了VxWorks操作系统下设备驱动程序在系统中的层次结构和串口设备驱动程序的运行机制.在对VxWorks下串口通信的实现方法进行分析的基础上,给出了采用非标准的VxWorks驱动方式,而在驱动程序中直接对硬件进行初始化,以中断方式进行串口通信.目前已成功应用于PC/104工控机上.     

智慧变电站集群测控功能冗余切换方案研究

智能变电站测控装置采用单套配置,存在单点故障导致测控功能失效的隐患,无法完全适应智能变电站无人值守的要求.针对"单间隔+集群测控"、"双套集群测控"两种配置模式分别提出了相应的测控功能冗余切换方案.通过配置集群测控装置,采用测控功能虚拟化、定值及软压板状态同步、模型及配置等价实现等关键技术,间隔虚拟测控单元使用跟实体测控装置相同的运行参数、虚端子联系表、联闭锁规则及ICD模型,实现了集群测控装置的功能等价、模型等价及配置等价,解决了智慧变电站测控装置故障时测控功能的冗余切换问题,提升了智慧变电站监控系统的可靠性.通过试验验证和工程应用,验证了方案的有效性和适应性.     

基于IEC61850标准开发数字变电站可编程的IED

DSI-5000系列微机保护装置是为满足数字化变电站的整体要求而策划设计的,采用通用的软硬件平台.主要介绍了平台的软硬件特点,比较了采用单CPU和多CPU方案实现IEC61 8 50通讯协议的优缺点,给出了可编程模块的建模实例和实现方法.阐述了在VxWorks操作系统下任务优先级、中断优先级的分配方法以及任务调度机制.介绍了IEC61850通讯规约的实现过程.     

基于VxWorks系统的GOOSE实现与可靠性分析

面向通用对象的变电站事件（GOOSE）模型是IEC 61850对数字化变电站的重要贡献,其出发点是变电站自动化功能的分布式实现。通过分析VxWorks操作系统内核的特点,提出了基于VxWorks的IEC 61850 GOOSE发布的实现方案。GOOSE发布任务基于VxWorks事件组,采用事件驱动方式处理GOOSE初始发送、变化发送、快速重发和周期重发。给出了各GOOSE发送控制块共享的高精度定时器的使能和关闭方法。分析了VxWorks网络重发的实现原理,提出了新添加GOOSE协议的重发送实现方式。     

基于数字信号处理器的智能型断路器测控系统的研制

介绍了一种以TMS320LF2407数字信号处理器(DSP)为核心的智能型断路器测控单元的硬件和软件设计。该系统集测量、保护、控制、通信、显示等功能于一体，实现了断路器的微机自动监控功能，具有三段电流保护和接地漏电保护等动作特性。硬件和软件均采用模块化设计。数字信号处理系统为测控单元的核心，文中对其信号调理、可编程逻辑、时钟、通信接口等功能模块进行了介绍。软件设计中采用了新的数字滤波算法和保护算法，其总体采用实时多任务调度操作系统，并在主程序循环查询中断标志位的设计思路，将整个程序分为主程序和中断子程序两部分，最后给出主程序和部分中断子程序的流程图。目前，该测控单元样机己投入运行，运行结果己达到预期设计要求。     

基于逆向图模构建法的测控装置配置方案

为满足变电站自动化系统对测控装置功能的灵活要求,通常采用基于面向对象的方法对测控装置功能进行建模,提出了一种新的测控装置功能配置方案,根据测控装置典型应用场景将常用功能模块进行适当的封装,并采用逆向图模构建法基于测量间隔一次主接线自动实现测量、同期、遥控等功能模块的配置,最终融合通用的底层支持模块形成完整的测控装置配置。实践验证表明,该配置方案可减少装置研发和工程实施过程中的配置工作量,提升配置实施效率。     

基于多单片机的模型直升机机载测控系统设计

遥控模型直升机在军事侦察领域具有广泛用途,其控制系统要求可靠性高、便携性好。多单片机协调综合使用A/D采集、串行口数据读写、PWM信号读取与产生、中断与定时编程等一系列技术,完成多传感器数据采集与执行器控制任务,实现模型直升机机载测控功能。克服嵌入式系统开发中存在的体积重量缺陷,具有较好的便携性和机动性。在平台试验中,系统能够根据测量数据做出正确的控制决策,功能满足遥控模型直升机测控系统要求。     

基于IEC60870-5-103规约的保护装置冗余网络通信设计

基于IEC60870-5-103规约和嵌入式ucLinux平台,设计了一种应用于电力系统保护测控装置的冗余网络通信方案.该方案在硬件设计上采用双以太网口,两个网口互为备用,在软件设计上利用嵌入式ucLinux系统中的socket编程和数据的共享或备份实现了保护装置针对多个上位机的冗余网络通信功能.对103规约的基本应用功能进行了分析,并针对冗余网络通信中应用功能遇到的特殊问题,提出了应用功能实现的方法.经过在保护装置中的应用,表明该方案能有效地提高通信的可靠性.     

基于ATmega128单片机的智能供电测控系统设计

为监视供电系统一次设备的运行状态和计量一次设备的电气参数,设计了智能供电测控系统.系统采用AVR单片机ATmega128为主控制器,通过其内置A/D转换器进行模数转换及数据处理,选用TVA1421立式穿芯小型精密电压、电流通用互感器,实现供电系统一次侧电压、电流的测量,采用相应的算法编程运算得到一次系统的电压、电流、功率等参数.在开关量输入、输出电路中使用了光电隔离器件将单片机和外部设备隔离开.利用ATmega128单片机的强大的中断功能实现测控系统对某些紧急情况的实时处理.单片机串行口通过RS-422转换器连接RS-422网络,实现与上位机的通信.系统软件采用C语言编程,对实时性要求较高的部分采用汇编语言.以提高运行速度.实验证明:该系统采集速率高.抗干扰能力强.数据传输快速可靠.简单易操作.     

基于DSP和ARM9结构的厂用电微机快切装置

针对现有厂用快切装置在稳定性和可靠性上存在的问题,提出一种基于DSP+ARM9双CPU结构的新型方案.装置由电源、CPU、开出/开入、通信等板组成.主CPU(DSP)负责数据采集和逻辑判断,从CPU(ARM)负责以太网通信和液晶显示等,主/从CPU间的数据交换由可编程门阵列(FPGA)的双口RAM实现.装置主CPU(DSP)基于μc/COS系统,从CPU(ARM)基于Vxworks系统.采用主/从CPU协调工作的软件设计方法.快速切换时,厂用母线电压是快速衰减的,为快速、精确地计算厂用母线电压的频率以及厂用母线电压和主/备电源间的相位差,设计了自适应调整采样周期的快速傅里叶变换(FFT)算法,进行频率跟踪和相角估计.现场实验表明所设计的装置成功切换,性能良好.     

嵌入式控制系统在快走丝线切割机床中的应用

以线切割机床控制系统为平台,论述了一种利用嵌入式控制器实现的机床分时控制系统.通过工业PC与控制器之间的PCI总线通讯及相应控制软件实现双CPU控制,各自承担不同性质的控制功能.控制器采用DSP作为CPU,结合外围CPLD等元件进行高实时性控制,上位机工业PC承载低实时性操作系统,着重从软件结构角度讨论了如何实现工件加工和人机交互功能的分时控制.     

TrueFFS原理及其在Flash存储器上的应用

作为嵌入式领域应用最为广泛的存储设备，Flash存储器具有高密度和良好的存取速度等优点。介绍了专为Flash存储器提供统一接口的TrueFFS的结构和工作原理，并给出了在NOR Flash上的具体实现过程。通过结合VxWorks的dosFS文件系统，实现了对Flash存储器的实时读写。     

基于RTAI的uClinux硬实时性能的实现

uClinux嵌入式操作系统具有优良的稳定性和网络功能,然而其不支持硬实时任务的缺陷却极大地限制了它在高实时性监控领域的应用。介绍了嵌入式实时操作系统在电能质量监控领域中的应用,以及uClinux系统的特性。利用实时应用接口RTAI(Real Time Application Interface)对uClinux系统的实时性进行了扩展,采用对内核进行小规模改动的双内核方法实现Linux系统硬实时特性。对比实验可见RTAI/uClinux双内核系统具有良好的实时性能。     

实时操作系统在微机继电保护装置中的应用

介绍了一种基于实时操作系统的微机继电保护装置的设计方法。根据微机继电保护装置的各种功能需求,对操作系统进行了裁剪和改进,并移植到装置的微控制器上,并在此基础上开发了实现微机继电保护的各个任务函数。该系统在某微机继电保护装置中的运行结果表明,系统具有良好的实时性、稳定性和可靠性。     

一种新型电力培训仿真智能评价指导系统

针对目前已有的培训仿真系统人工教学指导和手动评价的缺陷,通过总结电力系统运行操作规程,提供了方便的语法规则来描述设备规则和任务规则,利用合理的知识表达方式描述规则之间的逻辑关系,将任务规则灵活地组成各种不同的操作任务,形成不断扩充的规则库,再利用数据库搜索技术将其任务实例化,形成学员操作任务的标准依据。开发了具有实时教学指导和智能评价功能的培训仿真智能评价指导系统,为电力系统运行人员提供了更智能更宽松的仿真操作运行培训环境,具有重要的工程实用价值。     

基于双CPU的有源电力滤波器

介绍了控制系统采用数字信号处理器(DSP)和单片机相结合的双CPU并联有源电力滤波器.该有源电力滤波器的控制策略基于瞬时无功功率理论,实时检测负载电流,计算出相应的基波分量后与其相减,得出需要补偿的谐波电流和无功电流,然后控制逆变桥上的大功率电子开关管,使之输出所需的补偿电流,达到抑制谐波和补偿无功的效果.采用双CPU的控制系统,提高了滤波器的实时跟踪能力.经过用户考核及现场测试,证明投入该有源电力滤波器后,电网供给的电流波形得到了很大的改善,谐波源对电网的影响大大减小.     

基于IEC61850标准的新型数字保护平台研究与实现

基于IEC 61850标准设计的新型数字保护平台将过程层合并单元、智能执行单元和间隔层设备映射到具体的板卡上。介绍了平台的总体硬件结构,从实时性和可靠性角度详细分析了层间的通信方式,提出了基于冗余100 BASE-F以太网和交换式网络集线器HUB的板间通信方式,并给出了具体的硬件电路实现。采集板和开入/开出板CPU选用5410 DSP,分别向主控板发送采集信号和接收控制命令;主控板CPU选用AT91RM9200处理器,完成保护控制和通信功能;给出了各板的硬件逻辑图。将嵌入式操作系统VxWorks引入到间隔层设备中。以线路保护为例,建立了平台的对象信息模型,最后阐述了该平台如何实现保护功能。     

虚拟仪器中基于MAX197的智能卡研制

讨论了一款供虚拟仪器开发使用，基于MAX197的智能ISA插卡的研发。该智能卡具有8路模拟量输入通道，8路开关量输入，8路开关量输出，采样率达100kSPS，分辨率为12位，在板CPU为高性能单片机80C320，可根据用户需求完成复杂的测量控制任务，很适合电力系统的测控自动化需求，此卡采用ISA系统总线作为PC机接口电路，功能完善，使用方便。此卡在虚拟数字示波器及电力系统数字距离保护中已成功运用，以RTDS（Real Time Digital Simulate）标定后的测量误差最大值为0．77％。     

三相电压型SVPWM整流器高速实时仿真系统

针对三相电压型空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)整流器实现复杂、实时控制要求高和需要高速CPU的特点,提出了基于FPGA的VHS-ADC高速信号处理系统构建三相电压型SVPWM整流器的高速实时仿真系统.论述了VHS-ADC高速仿真平台与主电路的通用接口板电路以及过电流保护电路.设计了高速仿真系统实验装置,通过接口板实验...