变电站自动化系统内部网络通信技术的研究
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摘要
变电站自动化技术从90年代初在国内应用以来，在电力系统的中低压变电站中已经得到了普及，目前在高压以及超高压变电站也得到了广泛应用。随着变电站自动化技术的不断发展，对变电站内部的通信网络提出了更高的要求。本文主要针对变电站网络通信系统的若干热点问题，结合自己一年来硕士课题期间所做的工作，对变电站自动化系统内的网络通信技术做了一定的研究，也解决了变电站自动化系统通信网络所面临的一些问题。本文主要内容如下：
1. TCP协议在变电站自动化系统通信网络中的应用研究。本文深入研究了TCP协议原理，提出了TCP协议在变电站自动化通信网中的应用模式，编制以太网TCP报文收发的调试软件以及CSC2000系统软件体系中的TCP协议应用软件部分，并测试TCP协议在变电站通信网的传输特性。
2. 研究快速以太网在变电站自动化系统中的应用，提出了基于100M以太网的变电站通信网的网络结构。
3. 用PFGA器件解决了CSC2000系统网关设备中MC68360和SJA1000芯片的接口问题，并讨论PFGA器件在变电站IED设备中的应用。
4. 研究IEEE1131标准，探讨可编程序控制技术在变电站自动化系统软件体系中的应用模式和应用前景。
Substation automation technology has been widely used in MV/LV substation system in China since 90's. Now it has been development to HV/UHV substation system. With the gradual improvement of the substation automation technology, it brings some new demands on communication network in substation. This dissertation deals with some popular problems communication network in the substation automation system. It researches communication network technology in the substation automation system basing on my projects, and solves some problems the substation automation system faces. It contains the content as fellows:
1. Research the TCP using in the communication network of substation automation system. This dissertation made a thorough research on TCP, and provides it's using mode in substation automation system. This dissertation also involves the corresponding software in CSC2000 system, and tests the performance of TCP in CSC2000 system.
2. Research the application of 100M Ethernet in substation automation system, and provide a new network configuration of substation automation system base on 100M Ethernet.
3. Realize the interface between MC68360 and SJA1000 using FPGA, and discuss the application of FPGA in substation automation system.
4. Research the IEEE1131, and discuss the actuality and the future of programmable concept used in substation automation system.
1. TCP协议在变电站自动化系统通信网络中的应用研究。本文深入研究了TCP协议原理，提出了TCP协议在变电站自动化通信网中的应用模式，编制以太网TCP报文收发的调试软件以及CSC2000系统软件体系中的TCP协议应用软件部分，并测试TCP协议在变电站通信网的传输特性。
2. 研究快速以太网在变电站自动化系统中的应用，提出了基于100M以太网的变电站通信网的网络结构。
3. 用PFGA器件解决了CSC2000系统网关设备中MC68360和SJA1000芯片的接口问题，并讨论PFGA器件在变电站IED设备中的应用。
4. 研究IEEE1131标准，探讨可编程序控制技术在变电站自动化系统软件体系中的应用模式和应用前景。
Substation automation technology has been widely used in MV/LV substation system in China since 90's. Now it has been development to HV/UHV substation system. With the gradual improvement of the substation automation technology, it brings some new demands on communication network in substation. This dissertation deals with some popular problems communication network in the substation automation system. It researches communication network technology in the substation automation system basing on my projects, and solves some problems the substation automation system faces. It contains the content as fellows:
1. Research the TCP using in the communication network of substation automation system. This dissertation made a thorough research on TCP, and provides it's using mode in substation automation system. This dissertation also involves the corresponding software in CSC2000 system, and tests the performance of TCP in CSC2000 system.
2. Research the application of 100M Ethernet in substation automation system, and provide a new network configuration of substation automation system base on 100M Ethernet.
3. Realize the interface between MC68360 and SJA1000 using FPGA, and discuss the application of FPGA in substation automation system.
4. Research the IEEE1131, and discuss the actuality and the future of programmable concept used in substation automation system.
引文
【1】 杨奇逊，变电站综合自动化技术发展趋势，电力系统自动化，第19卷第10期，1995
【2】 沈国荣等，变电站自动化发展综述，江苏电机工程，2000.12
【3】 任雁铭，变电站计算机通信网络和系统的研究，华北电力大学博士论文，2000年5月
【4】 何正友等，基于LonWorks技术的变电站自动化系统，电力自动化设备，2000.8
【5】 北京哈得威四方保护与控制设备有限公司，CSC2000综合自动化系统产品说明书
【6】 DOUGLAS E.COMER，用TCP/IP进行网际互连 第一卷：原理、协议和体系结构，电子工业出版社，2001
【7】 DOUGLAS E.COMER，用TCP/IP进行网际互连 第二卷：设计、实现和内部构成，电子工业出版社，2001
【8】 DOUGLAS E.COMER，用TCP/IP进行网际互连 第三卷：客户－服务器编程与应用，电子工业出版社，2001
【9】 毛险峰等，500kV变电站自动化系统的数据流及网络结构分析，华中电力，2000年第一期
【10】 WILLIAM STALLINGS，局域网与城域网，电子工业出版社，2001
【11】 WILLIAM STALLINGS，数据与计算机通信，电子工业出版社，2001
【12】 黄益庄，变电站综合自动化技术，中国电力出版社，2000
【13】 顾尚杰，薛质，计算机通信网基础，电子工业出版社，2000
【14】 任雁铭等，变电站自动化系统中内部通信网的研究，电网技术，第五期第24卷，2000
【15】 蒋东兴等，Windows Sockets网络程序设计大全，清华大学出版社，1999
【16】 汪翔、袁辉，Visual C++实践与提高－网络编程篇，中国铁道出版社，2001
【17】 David J. Kruglinski，Inside Visual C++ 6.0，希望图书出版社，2000
【18】 候俊杰，深入浅出MFC，松岗电脑图书资料有限责任公司，1996
【19】 杨新民，电力系统综合自动化，中国电力出版社，2002
【20】 Nucleus PLUS Reference Manual Nucleus NET Reference Manual
【21】 阳宪惠，现场总线技术及其应用，清华大学出版社，1999
【22】 Gilbert Held，以太网，人民邮电出版社，1999
【23】 Gilbert Held，数据通信，人民邮电出版社，2000
【24】 任雁铭等，IEC61850通信协议体系介绍和分析，电力系统及其自动化，2000年第8期
【25】 罗海云等，变电站自动化系统中热点问题的讨论，电力自动化设备，第21卷第2期，2001
【26】 B Shephard 等，STANDARDISED COMMUNICATIONS IN SUBSTATIONS
【27】 谭文恕，对变电站自动化系统通信网络的要求及通信网络标准化的动态，电网技术，1999年12期
【28】 Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications，IEEE Std 802.3, 2000 Edition
【29】 MC68360 QUad Integrated Communications Controller User's Manual
【30】 LAN91C111 ADVANCED INFORMATION 10/100 Non-PCI Ethernet Single Chip MAC + PHY
【31】 SJA1000 DATA SHEET,1997
【32】 卢毅、赖杰，VHDL与数字电路设计，科学出版社，2001
【33】 曾繁泰等，可编程器件应用导论，清华大学出版社，2001
【34】 IEC1131－Programmable Controller (Part1~Part4).1995
【35】 刘志远，可编程序控制器原理及在电厂中的应用，中国电力出版社，1999
【36】 齐从谦，王士兰，.PLC技术及应用，机械工业出版社，2000
【37】 李逸群，吴国旸，张涛，基于模块的可编程保护装置软件新概念，电力系统自动化，2002.26（15）：66—68
【38】 蔡勇，变电站综合自动化新型测控装置的研究，华北电力大学硕士学位论文，2001
【39】 牟媛，适用于50 0 k V变电站的全站闭锁式监控系统，电力系统自动化，2001年19期：55－57
【40】 康金辉，基于PLC与单片微机实现的10KV线路综合保护装置的研究，四川工业学院学报，1999年04期
【41】 罗海云，分布式变电站自动化若干问题研究，华北电力大学博士学位论文，2001
【2】 沈国荣等，变电站自动化发展综述，江苏电机工程，2000.12
【3】 任雁铭，变电站计算机通信网络和系统的研究，华北电力大学博士论文，2000年5月
【4】 何正友等，基于LonWorks技术的变电站自动化系统，电力自动化设备，2000.8
【5】 北京哈得威四方保护与控制设备有限公司，CSC2000综合自动化系统产品说明书
【6】 DOUGLAS E.COMER，用TCP/IP进行网际互连 第一卷：原理、协议和体系结构，电子工业出版社，2001
【7】 DOUGLAS E.COMER，用TCP/IP进行网际互连 第二卷：设计、实现和内部构成，电子工业出版社，2001
【8】 DOUGLAS E.COMER，用TCP/IP进行网际互连 第三卷：客户－服务器编程与应用，电子工业出版社，2001
【9】 毛险峰等，500kV变电站自动化系统的数据流及网络结构分析，华中电力，2000年第一期
【10】 WILLIAM STALLINGS，局域网与城域网，电子工业出版社，2001
【11】 WILLIAM STALLINGS，数据与计算机通信，电子工业出版社，2001
【12】 黄益庄，变电站综合自动化技术，中国电力出版社，2000
【13】 顾尚杰，薛质，计算机通信网基础，电子工业出版社，2000
【14】 任雁铭等，变电站自动化系统中内部通信网的研究，电网技术，第五期第24卷，2000
【15】 蒋东兴等，Windows Sockets网络程序设计大全，清华大学出版社，1999
【16】 汪翔、袁辉，Visual C++实践与提高－网络编程篇，中国铁道出版社，2001
【17】 David J. Kruglinski，Inside Visual C++ 6.0，希望图书出版社，2000
【18】 候俊杰，深入浅出MFC，松岗电脑图书资料有限责任公司，1996
【19】 杨新民，电力系统综合自动化，中国电力出版社，2002
【20】 Nucleus PLUS Reference Manual Nucleus NET Reference Manual
【21】 阳宪惠，现场总线技术及其应用，清华大学出版社，1999
【22】 Gilbert Held，以太网，人民邮电出版社，1999
【23】 Gilbert Held，数据通信，人民邮电出版社，2000
【24】 任雁铭等，IEC61850通信协议体系介绍和分析，电力系统及其自动化，2000年第8期
【25】 罗海云等，变电站自动化系统中热点问题的讨论，电力自动化设备，第21卷第2期，2001
【26】 B Shephard 等，STANDARDISED COMMUNICATIONS IN SUBSTATIONS
【27】 谭文恕，对变电站自动化系统通信网络的要求及通信网络标准化的动态，电网技术，1999年12期
【28】 Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications，IEEE Std 802.3, 2000 Edition
【29】 MC68360 QUad Integrated Communications Controller User's Manual
【30】 LAN91C111 ADVANCED INFORMATION 10/100 Non-PCI Ethernet Single Chip MAC + PHY
【31】 SJA1000 DATA SHEET,1997
【32】 卢毅、赖杰，VHDL与数字电路设计，科学出版社，2001
【33】 曾繁泰等，可编程器件应用导论，清华大学出版社，2001
【34】 IEC1131－Programmable Controller (Part1~Part4).1995
【35】 刘志远，可编程序控制器原理及在电厂中的应用，中国电力出版社，1999
【36】 齐从谦，王士兰，.PLC技术及应用，机械工业出版社，2000
【37】 李逸群，吴国旸，张涛，基于模块的可编程保护装置软件新概念，电力系统自动化，2002.26（15）：66—68
【38】 蔡勇，变电站综合自动化新型测控装置的研究，华北电力大学硕士学位论文，2001
【39】 牟媛，适用于50 0 k V变电站的全站闭锁式监控系统，电力系统自动化，2001年19期：55－57
【40】 康金辉，基于PLC与单片微机实现的10KV线路综合保护装置的研究，四川工业学院学报，1999年04期
【41】 罗海云，分布式变电站自动化若干问题研究，华北电力大学博士学位论文，2001