变电站自动化IED设备嵌入式通信模块的开发

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智能变电站综合IED的研究与设计

智能变电站综合IED的研究与设计
( 1 . 山东电力工程咨询院有限公 司, 山东 济南 2 5 0 0 1 3 ; 2 . 西安金源电气股份有限公司, 陕西 西安 7 1 0 1 1 8 )
摘 要: 随着智能变电站的改造和建设 , 对变电站一次设备在线监测的需求不断增加, 对监测技术的要求也不断
提高 。在 实际应用 中, 同一个 变电站 中多种一次设备的 多个 电气参数及运行状 态需要实 时传 入监控中心。而 目 前各 厂 商生产 的监测 I E D相对 独立 , 数据采集及 通信接 口种 类规格不 一 , 使 得监测 I E D的安装运行 变得复杂 。 研 究并设计 了一种基于嵌入式可用于监测多种 一次设备参数 的综合监测I E D, 嵌入 了I E C 6 1 8 5 0 标 准协议 。试验 及运行 结果表 明, 该综合I E D在 实际应用 中安装简单 , 运行 可靠, 很好地 降低 了施工成本 , 节省 了安装空间 , 提高
( 1 . S h a n d o n g E l e c t i r c P o w e r E n g i n e e i r n g C o n s u l t i n g I n s t i t u t e C o . , L t d . , S h a n d o n g 2 5 0 0 1 3 , C h i n a ; 2 . X i ’ a n J i n p o w e r E l e c t i r c a l C o . , L t d . , X i ’ a n 7 1 0 1 1 8 , C h i n a )
了监 测 系 统 的稳 定 性 。 关键 词 : 智 能 变 电站 ; 在 线监 测 ; 嵌入式; 综合监测 I E D
中图分类号 : T M8 3 5
文献标 志码 : A

基于嵌入式系统的智能电网终端设计

基于嵌入式系统的智能电网终端设计

基于嵌入式系统的智能电网终端设计第一章绪论1.1 研究背景和意义近年来,智能电网的快速发展对电网设备和技术提出了新的要求。

由于智能电网技术的发展,电网通过对电力设备的智能化改造与信息化推进,提高了电网的运行效率和安全性,建设了可持续、安全、智能、高效的电网系统,以满足日益增长的电力需求和环境保护的要求。

在智能电网中,智能电网终端是连接用户与电网之间的重要桥梁。

针对传统电能表的使用难度大、功能单一等缺点,基于嵌入式系统的智能电网终端应运而生。

该终端除了采集电能数据外,还可以实现远程监测、远程控制、远程升级等多种功能。

通过嵌入式系统的设计实现智能控制,将带动智能电网的发展,推动电能管理及电力市场化改革。

1.2 国内外研究现状国外对于基于嵌入式系统的智能电网终端设计研究已经相对成熟,主要集中在用于智能电网数据采集、通信和控制的硬件电路设计和软件算法优化方面。

国内研究也在逐渐成熟,但与国外相比,仍有部分差距。

第二章基于嵌入式系统的智能电网终端设计2.1 系统架构设计智能电网终端主要由单片机、电源模块、通讯模块、存储器、显示和按键模块等部分组成。

其中,单片机是实现基本控制的核心,使用ARM芯片作为主控芯片,采用RTOS实现系统多任务处理。

2.2 硬件设计2.2.1 供电系统智能电网终端面对偏远山区等一些场所时,供电不足的情况,因此需要设计一种电源适应性强的终端。

终端电源采用AC-DC转换器,通过变压器调整输入电压,同时增加DC-DC升压电路,提高电源效率,保证稳定输出。

2.2.2 通信模块智能电网终端通信模块采用GPRS模块,并采用TCP/IP协议实现远程通讯。

通过模块与主控芯片串口通信实现数据传输。

2.2.3 存储系统存储系统采用高速NOR闪存,可以快速存取和更新内部软件,并通过标准SPI接口与主控芯片相连。

2.2.4 显示模块采用带有硬件加速器的LCD显示屏,支持背景灯控制、触摸屏操作、显示图片等多种特性。

通信管理机和IED通信规约及通信管理机通信程序模块设计

通信管理机和IED通信规约及通信管理机通信程序模块设计

通信管理机和I E D通信规约及通信管理机通信程序模块设计TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-《配电网自动化技术》课程设计任务书目录一、前言 (3)二、设计内容和设计思路 (4)三、通信规约设计 (6)四、程序流程图设计 (10)五、设计总结 (14)参考文献.................................................一、前言1、设计背景电力系统:是由大量的发电机、变压器、电力线路和负荷等设备有机的构成,由生产、传输、分配、消费电能的各种电气设备按照一定方式连接的整体。

也即:发电——变电——输电——配电——用户五个部分构成。

而本课程设计就是配电网系统里所研究的内容里的一个方面,即:站控通信规约和IED通信程序设计。

IED智能电子设备:由一个或多个微处理器组成,完成特定的功能,能向外部装置发送信息,并能接受外部指令的装置。

特征:微处理器和,具有通信接口,具有独立时钟。

现代自动化系统普遍采用现场分布式的结构,IED设备是最重要的设备之一。

实现现场信息的采集、命令执行、当地功能。

数据通信是各类智慧设备之间的通信,为了保证通信的正常进行,和其它通信方式一样,应该在通信系统中规定一个统一的通信标准,即通信的内容是什么、如何通信、何时通信,都必须在通信的实体之间达成大家都能接受的协议,这些协议就被称为通信协议,规约。

变电站综合自动化分为两层:变电站层和现场层。

低电压等级的变电站:智能电子设备保护和监控合二为一,而我们所要研究的就是通信网路之间的通信规约和IED的信息采集和控制命令的下达,对于一个网络来说有着重要的作用,一个网络若是通信规约出现了错误,将会混乱不堪。

本次课程设计的目的是通过对设计用于通信管理机和IED通信的规约来熟悉变电站自动化系统的信息的通信方式的原理。

通过对规约中队通信信息的流的帧结构和信息字(遥测信息字、遥信信息字、遥控信息字、SOE)的结构的设计、以及根据信息的传送重要性确定信息的传送原则、校验方式的选择和程序流程图的设计。

嵌入式电力线载波通信模块设计及其智能应用

嵌入式电力线载波通信模块设计及其智能应用

嵌入式电力线载波通信模块设计及其智能应用曾素琼【摘要】In this paper, the module system of low- voltage power line carrier communication is designed based on LPC2132 and ST7538. The implementation of system is discussed mainly. The hardware and software are designed for the modular system. Finally, the application of the module on the intelligent home are designed and analysed. Module test:+ 12V power supply, communication speed: 4800bps, each frame length: 128Byte, power line carrier frequency: 82+0. 3kHz, the communication distance: about 500m, through experiments, the module apply successful on the intelligent home. The modular system is added only a small number of components, is added the control chip, which can be conveniently applied to narrow-band signals in the low -voltage power line carrier communication occasions. The design has the advantades of simple constructure, flexible operation mode, reliable communication, anti-interference ability etc.%设计了基于LPC2132与 ST7538低压电力线载波通信模块系统,重点介绍系统的实现过程;对模块系统作硬件和软件设计,对模块在智能家居上的应用作设计及分析;模块应用试验:±12V供电,通信速率:4800bps,每帧长度:128Byte,电力线载波频率:82±0.3kHz,通信距离:约500m,通过实验,模块成功地应用在智能家居上;模块应用时只需加少量元器件、控制芯片,可方便地应用于窄带低压电力线载波通信各场合,设计具有结构简单、工作方式灵活、可靠、抗干扰能力强等特点.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(020)008【总页数】4页(P2294-2296,2299)【关键词】电力线载波通信;调制与解调;模块;串行通信;智能控制【作者】曾素琼【作者单位】嘉应学院电子信息工程学院,广东梅州 514015【正文语种】中文【中图分类】TN915.853;PT273.50 引言低压电力载波通信技术作为有线、无线之外的另外一种数据通信方式,在实际应用中存在诸多优点:不易受外界无线信号干扰,信息保密性好,易实现远距离传输,采用自动组网与自动路由技术,可以组成一个非常大的应用网络,实现对一台变压器下所有信息点的覆盖[1-2]。

嵌入式Internet监控系统在变电站通信中的应用

嵌入式Internet监控系统在变电站通信中的应用

收稿日期232作者简介赵 丽(632),女,高校讲师,硕士生,从事网络信息管理研究。

2xj zyj jz @63。

第25卷 第3期2007年6月石河子大学学报(自然科学版)Journal of Shihezi University (Natural S cience )V ol.25 N o.3Jun.2007文章编号:100727383(2007)0320394203嵌入式Internet 监控系统在变电站通信中的应用赵 丽1,刘 昭2(1新疆农业职业技术技术学院,新疆昌吉831100;2石河子大学信息科学与技术学院,新疆石河子832003)摘要:随着变电站的不断发展,使得选用传统的8位、16位的单片机作为嵌入式远程控制终端已不能满足需要。

本研究选用32位的ARM 系列的S3C4510B 作为嵌入式监控终端,首先介绍变电站的相关概念,接着提出基于W eb 嵌入式监控系统的具体架构,最后给出具体的嵌入式监控终端的软硬件设计。

关键词:嵌入式系统;Web ;变电站;S3C4510B中图分类号:T M63;T P393.11 文献标识码:A 随着当今电力系统发展,对于变电站自动化系统可靠性和可维护性的要求也越来越高。

变电站自动化系统正向着分散式、分布式、网络化的方向发展。

网络技术已成为变电站自动化发展的关键技术,它把分散的各种智能设备组成一体化的网络系统,进而构成功能完备、高可靠、高效率的自动化系统[1~3]。

随着国家电力数据网的建设,通过Internet 互连各级自动化系统将成为一种新的发展趋势,也为嵌入式WEB 服务器的设备配置管理技术提供了良好的条件。

新型高压监控系统支持基于WE B 方式的设备管理。

经过授权的用户可以在客户端采用标准的WE B 浏览器在网络的任一节点方便、迅速的配置和管理设备,存取网络信息[4~6]。

实现对变电站设备的在线管理,对采集数据的实时监测。

当变电站运行设备出现异常时,可以根据用户的设定自动发送E 2mail ,或者手机短消息等报警信息到指定用户,及时通知管理人员处理设备故障。

IEC61850关键技术实现方案

IEC61850关键技术实现方案

变电站自动化IEC-61850 标准实现方案一、背景国内外数字化变电站都是遵循IEC61850 标准进行设计的。

其系统结构示意图如图1 所示。

图 1 数字化变电站系统结构示意图在综合自动化变电站中实现IEC-61850 标准,需要考虑以下几个问题:1.做为系统集成商,监控系统以IEC-61850 标准接入其它厂商的IED(保护、测控)。

2.做为系统集成商,远动系统以IEC-61850 标准接入其它厂商的IED(保护、测控)。

3.做为系统集成商,故障信息系统以IEC-61850 标准接入其它厂商的IED(保护、故障录波)。

4.做为系统集成商,对全站的IED 进行系统配置。

5.做为设备供应商,以IEC-61850 标准接入到变电站自动化系统。

图 1 所示,IEC61850 将变电站从网络通信的角度分为三层:变电站层、间隔层和过各层。

各层的设备与本层的设备以及与其它层的设备是怎么实现通信的呢?如图2 为IEC61850提供的几种协义栈,以满足数字化变电站中设备层间以及层内通信。

从图中可知核心ACSI服务是映射到MMS 协议上,该协议栈的实现了IEC61850 中绝大部分的ACSI 接口,故它是实现数字化变电站的最重要的一步。

实现ACSI 接口,就是要实现MMS(人工制造报文协议)提供的服务(子集)。

图2 IEC61850 通信协议栈示意图图 3 为从应用实现的角度来观察IEC61850 的通信系统,从图中可以看出ACSI 接口的实现是至关重要的。

图 3 应用程序通信结构二、实现方案1.硬件技术IEC61850 的应用可以分为变电站层、间隔层、过程层,以下逐层分析。

1.1 变电站层变电站层的远动系统以前主要应用工控PC,为了提高可靠性,现在普遍使用嵌入式装置。

在IEC61850 之前,远动系统对外以IEC60870-5-101、104、DNP3 等协议通信,对内处理各种私有协议。

现有嵌入式远动系统基本上是按满足目前这种应用需求设计的硬件。

嵌入式技术在智能电网中的应用案例探索

嵌入式技术在智能电网中的应用案例探索

嵌入式技术在智能电网中的应用案例探索智能电网是以嵌入式技术为核心的现代化电力系统,它通过集成传感器、通信设备和控制系统等信息化技术,实现了电能的高效管理、安全运行以及智能化控制。

本文将以嵌入式技术在智能电网中的应用案例为主线,探索其在智能电网建设中的具体应用。

首先,嵌入式技术在智能电网的电力设备监控中发挥着重要作用。

通过嵌入式系统的应用,电力设备可以实时监测到电网的运行状态,包括电压、电流、功率等参数的监测。

例如,在变电站中,利用嵌入式技术可以实现对高压开关设备的温度、湿度等参数的监测,及时发现异常情况并采取相应措施,提高电力设备的安全性和稳定性。

其次,嵌入式技术在智能电网的能源管理中具有重要意义。

通过嵌入式智能计量装置,可以实现对电网中各个节点的用电情况进行实时采集和汇总。

这样,电力公司可以准确了解用户的电能消耗情况,合理规划和调度电力资源,实现电力的有效供给和能源的合理利用。

此外,嵌入式系统还可以实现对电能质量的监测,包括电压波动、频率偏差等,及时发现并解决电能质量问题,确保电力系统的稳定运行。

另外,嵌入式技术在智能电网的智能控制中扮演着关键角色。

通过嵌入式感知设备和智能控制算法的应用,智能电网可以对电力设备进行远程控制和管理。

例如,在智能家居中,通过嵌入式技术可以实现对家庭电器的远程控制和调度,实现能源的高效利用。

同时,在智能电网中,嵌入式技术还可以实现对电网的动态监测和调度,根据电力负荷的变化,及时调整电力系统的运行状况,提高电力系统的稳定性和可靠性。

此外,嵌入式技术在智能电网的安全保护中也发挥着重要作用。

通过嵌入式系统的应用,可以实现对电网的安全监测和防护。

例如,嵌入式系统可以实现对电网的入侵检测和恶意代码的防止,保障电力系统的安全运行。

同时,嵌入式技术还可以实现对电网的数据传输加密和认证,保障电力信息的安全性和可信度,防范黑客攻击和数据泄露。

在实际的智能电网建设中,嵌入式技术也得到了广泛的应用。

以太网在变电站自动化系统中的设计

以太网在变电站自动化系统中的设计

浅谈以太网在变电站自动化系统中的设计摘要:通信技术是变电站自动化的关键。

目前我国变电站自动化采用的通信网络种类繁多, 应用的规约各异。

在研究嵌入式实时操作系统nucleus 的基础上, 构建了以mc68332 为cpu, cs8900 a 为以太网控制器的智能电气设备以太网接入模块, 分析了现有通信协议iec60870- 5- 103 的实现, 提出以此作为变电站间隔层通信接口的变电站自动化系统通信方案。

关键词:变电站自动化;嵌入式以太网;应用模式;传输模式;abstract: communication is the key technology of substation automation. based on the research of embedded real-time operating system nucleus, constructed by mc68332 cpu, cs8900 a as the intelligent electrical equipment ethernet access module of ethernet controller, analyzes the existing communication protocols of iec60870- 5- 103, proposed as a communication layer communication interface between transformer substation substation automation system.key words: substation automation; embedded ethernet application mode; transmission mode;中图分类号:tm411+.4变电站自动化技术在我国发展很快, 现在新建的变电站绝大多数都采用了变电站自动化技术, 很多老站也在改造。

基于IEC61850和嵌入式以太网的变电站网络通信系统

基于IEC61850和嵌入式以太网的变电站网络通信系统

基于IEC61850和嵌入式以太网的变电站网络通信系统唐富华;郭银景;杨阳
【期刊名称】《电气自动化》
【年(卷),期】2006(28)3
【摘要】针对我国现行变电站网络通信系统中存在的不足之处,提出了一种新型的基于IEC61850通信协议和嵌入式以太网技术的变电站网络通信系统结构.介绍了IEC61850通信协议的主要特点,提出了以太网和LonWorks现场总线相结合的以太网应用模式,给出了IED(Intelligent Electronic Device)的硬件结构图.实验结果表明,与传统变电站网络通信系统相比,该新型变电站网络通信系统的网络带宽大大增加了,能够实现变电站的间隔层至远动控制中心的无缝通信连接,并且易于和PC 机和广域网相连,具有很好的应用前景.
【总页数】3页(P26-28)
【作者】唐富华;郭银景;杨阳
【作者单位】北京理工大学机电工程学院,北京,100081;北京理工大学机电工程学院,北京,100081;北京理工大学机电工程学院,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TP393.04
【相关文献】
1.基于IEC61850和嵌入式以太网的变电站网络通信系统 [J], 李文光;刘昕戈;康景利
2.基于工业以太网和实时操作系统的多CPU嵌入式变电站通信处理平台 [J], 刘炬;刘晓明;陈宇恩;赵龙江;耿世奇
3.基于以太网的变电站自动化网络通信系统 [J], 陈文
4.基于以太网的变电站自动化网络通信系统设计 [J], 冯豆;张春龙;李君;杨光辉
5.基于嵌入式以太网的变电站自动化系统 [J], 张炎
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IEC61850开发与合作流程

IEC61850开发与合作流程

IEC61850开发与合作流程深圳市昇伟电子科技有限公司内容介绍1.IEC61850协议转换器开发流程2.IED建模3.一致性测试4.工程实践5.实例演示IEC61850开发流程1.由客户方提供自己设备的传输规约文本规范和数据类型定义。

传输规约文本规范一般包含有:MODBUS-RTU、MODBUS-ASCII、MODBUS-TCP等,也可以是客户方设备的专用传输规约。

数据类型定义包括遥测、遥信、遥控、遥调以及定值设定等电力系统传统“四遥”功能定义。

2.我公司根据客户方规约和数据类型定义,按照IEC61850协议规范,建立IED(智能电子设备)数据模型文件,将传统“四遥”功能定义,映射至IEC61850数据模型中。

同时进行规约转换工作,将客户方传统规约,翻译成符合IEC61850标准的协议规范。

IEC61850开发流程3.数据模型文件格式,如果对应有国网、南网对于该种类型设备的建模规范要求,则按照国网、南网的具体建模规范进行建模,以符合一致性测试要求。

如果没有对应建模规范,则按照一般性通用标准进行建模。

4.建模与软件开发工作完成后,将程序安装至我公司的嵌入式协议转换器硬件平台,并与客户方设备进行通讯联调与规约测试。

由客户方验证产品性能和功能满足相关技术要求。

5.提供给客户方整套协议转换器,同时包含后缀文件名为icd的数据模型文件、PC机客户端测试软件、用于建模工作的工具软件等工具包。

IEC61850开发流程6.提供客户一次完整的IEC61850产品培训。

培训内容包括IEC61850标准规范的讲解描述,模型文件的建立与修改,产品的使用说明等。

帮助客户快速理解并掌握IEC61850协议转换器的使用。

培训地点需要在我公司进行。

7.提供在线技术支持,帮助客户进行现场一致性测试和工程技术实践。

必要时也可到现场进行技术服务。

8.后期我公司提供批量性产品供货,由客户自己根据不同的工程需要建立和修改模型即可。

我们的软件可以根据不同的模型动态解析数据结构,除非规约文本发生变动,一般不再需要修改程序。

远动技术的发展及变电站自动化系统的工作原理

远动技术的发展及变电站自动化系统的工作原理

变电站自动化系统的工作原理及实现——自动化知识系列讲座之一一、自动化技术的发展概述1、概念自动化技术,也即远动技术,是一种可以实现电力系统调度的远距离检测、控制技术,它的作用是将分布在各个不同位置、不同类型的变电站(包括发电厂)和用户的运行工况(包括开关状态、设备的运行数据等)转换成便于传输的信号形式,加上保护措施以防止传输过程中的外界干扰,经过调制后,由专门的信息通道传送到调度端,在调度端的主站经过反调制,还原为原来对应的信息显示出来,供调度人员监控之用。

而调度员的控制命令也可以通过类似过程传送到远方的被控对象。

这一过程实际上涉及遥测、遥信、遥调、遥控,所以,传统远动技术是四遥的结合。

而我局目前已经实现了第五遥,遥视——是利用先进的图像传感技术、计算机网络技术和通信技术,将变电站内电气设备的运行状态和安放情况用图像或告警的形式传送到远方,这样,调度人员、巡检运行人员、保安人员玖能够试试的监控现场运行情况。

实现了电网的可视化监控和调度,使电网运行更加安全可靠。

关于遥视的详细知识将会开设专题讲解。

实际上,还有第六遥,遥脉,也就是电度量的自动采集和传送。

2、发展概述2.1早期的变电站远动技术(20世纪60、70年代)早期的远动设备由以下3部分组成。

a、变电站远动设备。

它包括远动主设备(RTU)、调制解调器(MODEM)和过程设备,其中过程设备包括信息输入设备(如变送器等)、信息输出设备(如遥控继电器、档位调节器等)。

过程设备的作用:是面向电力生产过程,把强电特性的信息转换为电子技术能处理的小信号(变送器),或相反(遥控继电器)。

工作过程大致为:变电站的各种告警、状态和位置信号经光电隔离后直接送入RTU,测量量来自CT、PT,经变送器转换成直流电压或电流信号后送A/D 转换,再经RTU的逻辑电路处理后,按一定的通信协议发往调度端;而遥控或遥调命令,则由调度端发出,RTU接收后输出给遥控继电器或档位调节器,从而控制现场设备运行。

嵌入式系统常见的嵌入式开发平台与应用案例

嵌入式系统常见的嵌入式开发平台与应用案例

嵌入式系统常见的嵌入式开发平台与应用案例嵌入式系统是一种专门设计用于控制机器和系统的计算机系统。

不同于个人电脑或服务器,嵌入式系统通常被集成到其他设备中,用于控制和监控设备的各种功能。

在嵌入式系统的开发过程中,嵌入式开发平台起着至关重要的作用。

本文将介绍一些常见的嵌入式开发平台,并给出一些应用案例。

一、常见的嵌入式开发平台1. Arduino(阿尔达伯):Arduino是最为普及和容易上手的嵌入式开发平台之一。

它结合了易用性、开源性和可扩展性的特点,使得新手和专业人士都能够轻松地进行嵌入式开发。

Arduino板上有一组输入输出引脚,可以用来连接各种传感器、执行器以及其他外部设备。

2. Raspberry Pi(树莓派):Raspberry Pi是一种功能强大的单板计算机,广泛应用于教育、物联网和嵌入式开发领域。

它具有完整的计算机系统,包括处理器、内存、存储和各种接口。

Raspberry Pi可以运行多种操作系统,如Linux,以及各种软件开发工具。

3. STM32开发板:STM32是意法半导体(STMicroelectronics)公司推出的一系列32位ARM Cortex-M微控制器。

它具有丰富的外设接口和强大的计算能力,适用于多种嵌入式应用场景。

STM32的开发板提供了一套完整的工具链和开发环境,方便开发人员进行系统调试和软件开发。

4. BeagleBone(比格鲁骨):BeagleBone是一种开源硬件平台,广泛用于嵌入式系统的开发。

它搭载了ARM处理器,拥有丰富的接口和扩展性,可用于构建各种嵌入式应用,如机器人、自动化系统和物联网设备。

二、嵌入式开发平台应用案例1. 智能家居系统:智能家居系统是利用嵌入式系统和各种传感器技术来实现对家居环境的自动控制和监控。

通过使用Arduino、Raspberry Pi或其他嵌入式开发平台,可以构建智能家居系统,实现对灯光、温度、门窗等的智能控制。

2. 工业自动化:工业自动化是利用嵌入式系统来实现对生产过程的自动控制和监控。

辽宁智能化变电站判断题库

辽宁智能化变电站判断题库

判断题1、DL/T 860《变电站通信网络和系统》是新一代的变电站网络通信体系,适用于智能变电站自动化系统的分层结构。

(√)2、智能组件是指由若干智能电子设备集合组成,安装于宿主设备旁,承担与宿主设备相关的测量、控制和监测等基本功能。

(√)3、合并单元是过程层的关键设备,是对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。

(√)4、GOOSE(Generic Object-Oriented Substation Event)是一种面向通用对象的变电站事件,主要用于实现在多个智能电子设备(IED)之间信息传递,包括传输跳合闸、联闭锁等多种信号(命令),具有高传输成功概率。

(√)5、IED通信一致性测试可以代替工程上的系统测试,相关IED进行过一致性测试后,工程上可以直接使用,不需要再进行通信方面的测试。

(×)解释:一致性测试不能代替工程上的有关系统测试,如FAT(工厂验收测试)和SAT(现场验收测试)。

6、IED通信一致性测试是对功能要求的测试,不包括性能要求的测试。

(×)解释:IED通信一致性测试是对变电站自动化系统内的这些设备支持的典型应用的功能要求和性能要求的测试7、进行一致性测试时,被测设备和ICD文件必须一起提供。

(√)8、进行一致性测试时,必须对DL/T860规定的所有数据模型均进行一致性测试。

(×)解释:只对制造商提供的PICS、PIXIT、MICS中标明的每个测试设备的能力进行一致性测试9、厂家依据有关技术规范对其所生产产品所做的出厂检验工作,其结果作为产品能否出厂的条件(×)解释:(依据有关标准和技术规范 213 3.6)10、FAT所有测试设备的基本误差应不大于被测量准确等级的1/2(×)解释:(1/4 出自213 9.2)11、FAT测试设备应有一定的标度分辨力,使所取得的数值等于或高于被测量准确等级的1/5(√)12、FAT交流电源波形为正弦波,谐波含量小于5%(√)13、采样值类模型以有组织的、时间受到控制的方式提供采样值数据集的报告,所以传递速度非常快并且传递时间稳定。

嵌入式通信系统的开发及应用

嵌入式通信系统的开发及应用

嵌入式通信系统的开发及应用随着技术的不断进步和发展,嵌入式通信系统的开发和应用已经成为当前新兴的研究领域。

嵌入式通信系统广泛应用于电信设备、医疗设备、工业自动化等领域。

本文将介绍嵌入式通信系统的开发流程及其应用。

一、嵌入式通信系统概述嵌入式通信系统是指将微处理器、存储器、有线或无线通信模块等硬件集成在一起,以实现数据传输和通信的系统。

在嵌入式通信系统中,大部分的处理和计算都是由CPU完成的,而I/O接口、通信模块、存储器等硬件则提供数据的输入和输出支持。

嵌入式通信系统的功能很广泛,包括了数据采集、传输、处理和存储等。

同时,嵌入式通信系统还具有小巧、功耗低、可靠性高等特点。

同时,由于其模块化的设计,嵌入式通信系统具有良好的可拓展性和可维护性。

因此,嵌入式通信系统在现代电子技术领域中的应用越来越广泛。

二、嵌入式通信系统的开发流程嵌入式通信系统的开发流程主要包括以下几个方面:1. 硬件开发:硬件开发是嵌入式通信系统开发的第一步,主要包括选择合适的嵌入式处理器、选择适合的通信模块、设计PCB 电路板等。

在硬件开发中,需要对I/O、通信等接口进行设计和连接;同时,还需要对系统的功耗、稳定性和可靠性进行考虑。

2. 软件开发:软件开发是嵌入式通信系统开发的核心,它包括了嵌入式操作系统和应用程序的开发。

在软件开发中,需要根据硬件设计的需求来选择合适的嵌入式操作系统;同时,还需要编写应用程序以实现数据处理和通讯功能。

3. 调试和测试:嵌入式通信系统的调试和测试是开发的最后一步,主要是针对硬件、软件和整个系统进行测试和验证。

在测试中,需要进行功耗测试、性能测试、通信测试和集成测试等,以保证系统的性能和可靠性。

三、嵌入式通信系统的应用嵌入式通信系统广泛应用于各种领域,以下简要介绍几个典型的应用场景:1. 电信设备:在电信设备中,嵌入式通信系统主要用于实现移动通信、互联网接入、广播电视、数字电视等方面的通信服务。

2. 医疗设备:在医疗设备中,嵌入式通信系统主要用于实现医疗信息采集、传输和存储等功能,同时可以用于远程医疗、医疗影像传输等方面。

电路中的嵌入式系统设计与开发方法

电路中的嵌入式系统设计与开发方法

电路中的嵌入式系统设计与开发方法嵌入式系统是指集成在其他产品中,用于控制和执行特定功能的计算机系统。

它们在现代生活中无处不在,包括智能手机、家电、汽车、医疗设备等。

电路中的嵌入式系统设计与开发方法是确保嵌入式系统能够高效运行的关键。

本文将介绍电路中的嵌入式系统设计与开发方法,涵盖了系统设计的基本原则、软件开发流程以及硬件设计考虑因素。

I. 系统设计的基本原则- 功能需求分析:在设计嵌入式系统之前,首先要对系统的功能需求进行详细分析。

包括确定系统的输入输出接口、数据存储需求、处理能力等。

- 系统架构设计:根据功能需求,设计系统的整体架构。

这包括选择合适的处理器、内存、输入输出接口等。

同时,考虑系统的可扩展性和可维护性是必要的。

- 实时性要求:一些嵌入式系统对实时性的要求非常高,比如航空航天系统或医疗设备。

在设计过程中,必须考虑系统对时间的敏感性,保证任务能够按时完成。

- 节能设计:嵌入式系统通常由电池供电或者需要长时间运行,因此节能设计非常重要。

优化算法、降低功耗以及合理的电源管理都是有效的策略。

- 可靠性设计:一些嵌入式系统的功能可能涉及到人身安全或关键数据,因此可靠性设计非常关键。

包括错误检测和纠正、故障容忍机制等。

II. 软件开发流程嵌入式系统的软件开发流程通常由三个阶段组成:需求分析、设计与实现以及测试与验证。

1. 需求分析阶段:在这个阶段,开发团队与客户共同明确系统的功能需求和性能要求。

确定软件需求规格说明书,定义系统的输入和输出。

2. 设计与实现阶段:在这个阶段,根据需求分析的结果,制定详细的系统设计规范。

包括系统结构设计、模块划分、数据流分析等。

在设计完成之后,开始编写代码实现功能。

3. 测试与验证阶段:测试是软件开发过程中非常重要的一环。

通过不同的测试方法,包括单元测试、集成测试和系统测试,对软件进行验证和调试。

确保系统的稳定性和一致性。

III. 硬件设计考虑因素在嵌入式系统的硬件设计过程中,以下因素需要考虑:1. 硬件平台选择:根据系统的功能需求,选择适合的硬件平台。

嵌入式系统技术在电力系统中的应用

嵌入式系统技术在电力系统中的应用

嵌入式系统技术在电力系统中的应用随着现代电力系统的高速发展,如何提高电网的可靠性和效率,成为了电力系统工程师们关注的焦点。

嵌入式系统技术的应用,为电力系统的监测、控制和保护提供了新的解决方案。

本文将分别从嵌入式系统在电力系统智能电网、电网控制、电网检测等多个领域中的应用进行阐述。

一、嵌入式系统在电力系统智能电网中的应用电力系统智能电网是一种前瞻性的三位一体综合电力网络,集成了电力系统、通信系统和计算机系统,能够为用户提供更高质量的电力服务。

作为智能电网的关键组成部分,嵌入式系统及其技术的应用,在智能电网的建设与运营中发挥着重要的作用。

下面具体介绍嵌入式系统在智能电网中的应用。

1. 智能电表智能电表是指集成了控制器和通信模块的电能计量装置。

它能够实现电量抄表、应收电费计算、远程控制等功能,如用嵌入式技术可大大提高智能电表的计量精度、通信速度等性能参数,并且满足智能电网中人们日益增长的需求。

2. 远程监测嵌入式系统通过传感器与终端节点设备对电力系统进行实时监测和传输。

嵌入式节点不仅能实现数据进行采集与处理,还能实现报警推送、自动化控制等功能,可以方便的对电力运行过程、负荷、电压等进行在线监测,从而提高电力系统的安全性和可靠性。

二、嵌入式系统在电网控制中的应用电网控制是指通过控制器对电网进行控制,以达到平衡电力系统运行的目的。

在电网运行过程中,嵌入式系统作为控制器和执行器,实现了对电网设备和负荷的精确控制和保护。

下面着重说明嵌入式系统在电网控制的应用。

1. 电网故障检测在电力系统的运行过程中,虽然运行维护人员采取了各种措施以保证其安全可靠性,但在某些情况下,仍然会出现设备故障。

为了及时发现和定位设备故障,嵌入式系统技术可以采取多种手段,如图像处理、声音处理等技术,进行故障检测和报警。

节约成本,提高可靠性。

2. 电网智能分布式控制为了提高电力系统的效率和可靠性,电力系统的控制趋向于分布化。

嵌入式系统技术使得电网控制可以更加精细和智能化。

站控通信规约和IED通信程序设计

站控通信规约和IED通信程序设计

《配电网自动化技术》课程设计任务书一、设计的目的与意义变电站自动化系统,普遍采用分布式的监视和控制系统。

各类IED装置和通信管理机进行通信。

通信管理机实现IED信息集结和控制命令的下达。

IED可以用于采集信息和接受命令,在约定的通讯协议下保证和其他智能设备之间正常的的数据通信。

在电网调度系统中,调度中心与各厂站端RTU的数据通信每时每刻都在进行。

为保证这种数据通信正常有序的进行,双方必须遵守一些共同的约定,即通信规约。

通信规约的主要作用是为了保证数据通信正常的有序地进行,通信双方就传送应用数据的格式和过程做出明确的约定,约定包括数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符、编码及信号电平等。

本设计通过对站控通信规约和IED通信程序的设计加深了通信原理和通信规约的理解,掌握了通信规约设计的基本方法,对配电网自动化有了更直观的了解,对今后的工作和学习有积极的作用。

二、设计内容设计用于通信管理机和IED通信的规约,规约采用召唤式应答方式,实现YC、YX、YK及SOE和越限信息的传送。

用循环冗余校验码进行校验。

IED中YC量≤12个,YX量≤20。

设计IED的通信程序。

具体内容如下:(1)根据功能要求,确定传输的内容(命令)编码,在此基础上设计出帧结构。

(2)设计出每一类信息的传送帧格式。

(3)根据信息的传送重要性确定信息的传送原则。

(4)校验方式选用CRC-16校验方式。

生成多项式g(x)=x16+x15+x5+1(5)用逐位或查表法实现CRC-16校验码生成和校验。

(6)设计IED中通信传输和接收的程序流程,并画出流程图。

(7)设计CRC校验子程序流程图。

(8)编写程序。

(9)撰写设计报告。

A.问答式规约问答式规约是一个以通信管理机(控制中心)为主动方的远东数据传输规约。

IED(厂站)厂站自动化系统只有在控制中心询问以后,才向发送方回答信息。

控制中心按照一定的规则向各个厂站自动化系统的实际状态,向控制中心回答各种报文。

智能变电站开关柜综合状态监测IED设计

智能变电站开关柜综合状态监测IED设计

智能变电站开关柜综合状态监测IED设计黄新波;王列华;唐书霞;周柯宏【摘要】针对现代电力开关柜设计了一种基于物联网技术并符合变电站IEC61850标准的应用于变电站间隔层的新型开关柜综合状态监测智能电子设备(IED).该IED 采用ARM+DSP双CPU架构为硬件核心,以VxWorks实时操作系统和C语言为软件开发平台,嵌入符合IEC61850标准的IED性能描述文件(ICD),解析IRIG-B码进行同步对时,通过ZigBee无线网络和RS485/RFID/CAN总线实现与开关柜在线监测装置(过程层)的数据传输,按照IEC61850标准规约用光纤与综合应用服务器(站控层)进行通信.此外,还完成了开关柜综合状态监测系统结构设计、IED硬件电路设计、软件平台的构建以及IEC61850的信息建模.实际运行结果表明,该开关柜综合状态监测系统能够远程对所有开关柜状态进行综合采集、分析、传输与监测,并将这些功能融合到一体化信息平台诊断中.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2014(047)002【总页数】6页(P84-89)【关键词】智能变电站;高压开关柜;IEC61850标准;综合在线监测;智能电子设备(IED);物联网【作者】黄新波;王列华;唐书霞;周柯宏【作者单位】西安工程大学电子信息学院,陕西西安710048;西安工程大学电子信息学院,陕西西安710048;西安工程大学电子信息学院,陕西西安710048;西安工程大学电子信息学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TM403;TM5910 引言智能变电站设备状态在线监测系统的高效规范运行对保证开关柜的安全可靠工作具有重要意义。

《智能变电站技术导则》明确要求各类设备运行信息均须符合IEC61850 标准,以满足变电站统一规范化的发展要求。

而实际上各种一次设备监测方法的结构变化很大,这就需要将符合IEC61850 协议的智能电子设备(IED)性能描述文件(ICD)嵌入到属于变电站间隔层的开关柜状态监测IED 中,开关柜在线监测装置(过程层,包含控制单元、在线监测单元、识别单元)与该IED 的数据传输通过高速稳定的物联网进行, IED 与综合应用服务器(站控层)的通信则按照IEC61850 协议通过光纤进行。

变电站自动化IED设备嵌入式通信模块的开发

变电站自动化IED设备嵌入式通信模块的开发

高 新 技 术9科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 20世纪末兴起的IED在变电站自动化领域获得了广泛的应用。

I ED 在电力系统中的应用主要多用于底层来实现数据采集、监视控制与仪表计量、通信控制等功能,而上层应用由于对数据处理与存储能力、人机交互(HMI)、网络通信等方面要求甚高,一般都是由P C 系统或局域网(L A N )的形式实现。

随着变电站I ED 、数字光电流互感器、数字光电压互感器、变压器及GIS等一次设备在线状态监测和变电站运行操作仿真等技术日趋成熟,以及计算机网络新技术在实时系统中的开发应用,使得变电站一次设备和二次设备走向集成化。

在基于IEC51850体系的变电站自动化系统中,过程层与间隔层、间隔层与变电站层之间的通信方式将全部采用标准以太网方式,采用TC P/IP 协议。

本文接下来将对I E D 接入以太网的体系结构,IE D的硬件、软件结构作详细的说明。

1 IED嵌入式以太网的体系结构变电站通信的局域网通常采用以太网,因为以太网是一种采用总线型拓扑结构的局部通信网,它的特点是:信道带宽高,误码率很低,具有高度的扩充灵活性和互联性,建设成本低,见效快。

I ED 接入变电站以太网的方式有很多种,有基于通信服务器的接入模式、基于嵌入式W e b 服务器的接入模式等等。

不管采取哪种模式,嵌入式IED与站控层计算机的通信必须取“瘦”服务器,“胖客户”的策略,即在IED上搭建一个小型web服务器,站控层计算机作为客户机可以对其进行信息访问、控制等操作。

因此变电站I E D 嵌入式系统只要转变为We b服务器,并装载和解释TCP/IP协议就可以实现和Internet互连。

目前的嵌入式网络技术已经可以完全支持基于We b服务器的IE D接入模式2 硬件结构设计为了构建W e b 服务器并满足变电站自动化系统的实时性和可靠性的要求,用传统的8位、16位的单片机作为IED嵌入式系统的核心已不能满足需要。

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变电站自动化IED设备嵌入式通信模块的开发摘要:在变电站自动化系统中,IED(Intelligent Electronic Device)是采集底层和监控设备信息,并将信息与站控层计算机交互的嵌入式装置。

随着变电站自动化技术的发展,变电站对网络通信的要求越来越高,集成了嵌入式以太网的IED成为未来IED一种发展趋势。

与传统变电站网络通信系统相比,采用嵌入式以太网技术的变电站网络通信系统的网络带宽大大增加了,网络连接更加智能化,更容易与PC 机和广域网相连,实现变电站的远距离操控,具有很好的应用前景。

笔者针对以太网和现场总线相结合的以太网应用模式,提出了一种IED嵌入式通信模块的开发方法。

本文不仅给出了硬件结构图,还给出了部分程序。

关键词:变电站自动化IED ARM Linux Web服务器20世纪末兴起的IED在变电站自动化领域获得了广泛的应用。

IED在电力系统中的应用主要多用于底层来实现数据采集、监视控制与仪表计量、通信控制等功能,而上层应用由于对数据处理与存储能力、人机交互(HMI)、网络通信等方面要求甚高,一般都是由PC系统或局域网(LAN)的形式实现。

随着变电站IED、数字光电流互感器、数字光电压互感器、变压器及GIS等一次设备在线状态监测和变电站运行操作仿真等技术日趋成熟,以及计算机网络新技术在实时系统中的开发应用,使得变电站一次设备和二次设备走向集成化。

在基于IEC51850体系的变电站自动化系统中,过程层与间隔层、间隔层与变电站层之间的通信方式将全部采用标准以太网方式,采用TCP/IP协议。

本文接下来将对IED接入以太网的体系结构,IED的硬件、软件结构作详细的说明。

1 IED嵌入式以太网的体系结构变电站通信的局域网通常采用以太网,因为以太网是一种采用总线型拓扑结构的局部通信网,它的特点是:信道带宽高,误码率很低,具有高度的扩充灵活性和互联性,建设成本低,见效快。

IED接入变电站以太网的方式有很多种,有基于通信服务器的接入模式、基于嵌入式Web服务器的接入模式等等。

不管采取哪种模式,嵌入式IED与站控层计算机的通信必须取“瘦”服务器,“胖客户”的策略,即在IED上搭建一个小型web服务器,站控层计算机作为客户机可以对其进行信息访问、控制等操作。

因此变电站IED嵌入式系统只要转变为Web服务器,并装载和解释TCP/IP协议就可以实现和Internet互连。

目前的嵌入式网络技术已经可以完全支持基于Web服务器的IED接入模式.为了构建Web服务器并满足变电站自动化系统的实时性和可靠性的要求,用传统的8位、16位的单片机作为IED嵌入式系统的核心已不能满足需要。

因此必须选择更高性能的微控制器作为IED嵌入式系统的核心。

ARM处理具有体积小、功耗低、成本低、性能高等特点,并且具有16/32位双指令集。

ARM广泛应用于16/32位嵌入式RISC 解决方案中,几乎占有嵌入RISC微处理器市场份额的75%。

Linux 操作系统因其易裁剪、稳定性强、设备独立性、可移植性良好、提供了丰富的网络功能等优势,成为嵌入式行业中一大主流操作系统。

本文采用的ARM处理器为基于东南大学ASIC工程中心自主设计的嵌入式处理器SEP4020,内嵌100MHz ARM720T兼容内核(MMU+8K Cache),支持Linux和Windows CE 操作系统,提供强大32位处理能力,内嵌10M/100M 以太网MAC,支持设备与网络的互连。

网络接口采用DA VICOM公司的芯片DM9161E,它是一款高性能的网络物理层收发器,采用RMII接口,与处理器内部的MAC控制器实现10M/100Mbps自适应的网口,系统需要的主时钟由外部的50MHZ有源晶振提供。

3.1 操作系统本文设计的IED嵌入式系统软件部分是基于嵌入式Linux操作系统基础上的。

嵌入式操作系统可以简化应用程序设计,并可有效地保障软件质量和缩短开发周期。

嵌入式操作系统大体上可分为两种:商用型和免费型。

商用型的实时操作系统:功能稳定、可靠,有完善的技术支持和售后服务,但往往价格昂贵。

免费型的实时操作系统:在价格方面具有优势,目前主要有Linux。

针对电力而言,系统的可靠性和实时性是关键。

Linux是个与生俱来的网络操作系统,成熟而且稳定。

Linux是源代码开放的软件,不存在黑箱技术,任何人都可修改它,或者用它开发自己的产品。

Linux系统是可定制的,系统内核目前已经可做得很小。

Linux作为一种可裁减的软件平台系统,是发展未来嵌入设备产品的绝佳资源,因此,Linux作为嵌入式系统新的选择,在电力嵌入式系统中应用已成必然。

3.2 Web服务器IED 网络通信功能的实现可采用嵌入式Web服务器技术。

站控层计算机。

嵌入式Web服务器以嵌入式平台为硬件工作平台,以嵌入式实时多任务操作系统为软件工作平台,其上运行小型精简的服务器程序。

站控层计算机通过访问建立在IED上的嵌入式Web服务器,即可对IED的信息进行访问和控制,从而实现站控层与间隔层的信息交互。

Boa服务器是一种小型的web服务器程序,易于移植,且资源消耗低,具有很高的HTTP请求处理速度和效率,如今广泛地应用于嵌入式系统中。

使用Boa作为web服务器的IED,可以使稳定高效地实现现场数据的采集、存储和转换,以及通信功能,并且使用和维护方便,可靠性高。

嵌入式web服务器Boa和普通web服务器一样,能够完成接收客户端请求、分析请求、响应请求、向客户端返回请求结果等任务。

与其他传统的web服务器不同的是当有连接请求到来时,它并不为每个连接单独创建进程,也不通过复制自身进程来处理多链接,而是通过建立HTTP请求列表来处理多路HTTP连接请求,同时它只为CGI程序创建新的进程,这样就在最大程度上节省了系统资源,这对嵌入式IED来说至关重要。

同时它还具有自动生成目录、自动解压文件等功能,因此,Boa在嵌入式IED中具有很高的应用价值。

3.3 CGI程序为了在嵌入式IED上实现网络通信功能,除了为其安装Boa服务器之外,还要编写特定的程序才能显现它的网络通信功能。

本文中的嵌入式IED采用CGI程序来利用Boa服务器与变电站层计算机进行交互。

CGI是运行在Boa服务器与本机或或其它机器上的程序进行“交谈”的一种工具,其程序须运行在网络服务器上,这里的CGI运行在装有Boa服务器的IED上。

在物理上,CGI是一段程序,它运行在Server上,提供同客户端Html页面的接口。

它解释处理来自表单的输入信息,并在服务器产生相应的处理,或将相应的信息反馈给浏览器。

CGI程序使网页具有交互功能。

本文在这里用C语言作为编程语言,编写一个简单的通过控制IED的某个开关量信息“switch”的CGI程序。

计算机通过CGI请求访问装有Boa服务器和CGI程序的ARM嵌入式系统,来控制IED的开关量信息。

从而实现站控层计算机对IED进行简单的访问和控制的过程。

控制IED的开关量信息“switch”的CGI程序流程图和源代码如下:#include <stdio.h>#define OPEN 1#define CLOSE 0int main(int argc, char **argv){int fd;int switch;int i,j,k;char *data;data = getenv(“QUERY_STRING”);printf(“Content-type:text/html\n\n”);printf(“<HTML>\n”);printf(“<HEAD>\n”);printf(“<title>IED CGI TEST</title>\n”); printf(“</HEAD>\n”);printf(“<bo dy>\n”);printf(“<h1>IED CGI TEST</h1>\n”); fd = open(“/dev/switch”,0);//打开switch驱动if(fd == -1){printf(“wrong\r\n”);exit(-1);}sscanf(data,”switch=%d”,&switch);if(switch == 1)//如果按下“TurnOn”按钮,打开SWITCH,同时将按钮字符改为“TurnOff”{printf(“<ahref=\”cgi_switch.cgi?switch=0\”>TurnOff</a>”);ioctl(fd, OPEN);}}else //如果按下“TurnOff”按钮,关闭SWITCH,同时将按钮字符改为“TurnOn”{printf(“<ahref=\”cgi_switch.cgi?switch=1\”>TurnOn</a>”);ioctl(fd, CLOSE);}close(fd); //关闭SWITCH驱动pri ntf(“</body></HTML>\n”);return 0;}程序编写完成后保存为ied.c。

接着对其进行编译。

在Linux终端中输入下列语句:#arm-linux-gcc ied.c –o ied.cgi最后开启webserver,我们就可以通过网页来控制IED的开关switch了,在PC网页浏览器里调入CGI的URL (http://BoardIP/cgi-bin/ied.cgi?switch=1)就可以访问该CGI并且可以控制开关switchp参考文献[1] 吴在军,窦晓波,蒋云贵.基于嵌入式Internet的变电站智能设备接入技术研究[J].电力自动化设备,2005,25(7).[2] 王博,游大海,许广伟,等.数字变电站IED设备通信研究[J].电力系统通信,2006,27(166).[3] 杨刚,杨仁刚,郭喜庆.嵌入式以太网在变电站自动化系统智能化电气设备上的实现[J].电力系统自动化,2004,28(3).[4] 孙英会,鲁强,高会生,等.基于WebVR的变电站通信监控系统设计与实现[J].华北电力大学学报,2005,32(3).[5] 徐天奇,尹项根,游大海,等.兼容IEC61850的间隔层IED模型设计与实现[J].电力系统自动化,2007,31(24).[6] 余斌,葛亮,房萍,等.变电站Web发布系统的实现[J].电网技术,2004,28(24).[7] 李文光,刘昕戈,康景利.基于IEC61850和嵌入式以太网的变电站网络通信系统[J].仪表技术与传感器,2006,9.[8] 王海吉,王书强,刘海波,等.基于IEC61850标准开发数字化变电站可编程的IED[J].继电器,2008,36(3).。

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