基于嵌人式Linux的網(wǎng)絡RTU

        分布式的網(wǎng)絡遠動終端單元RTU(Remote Terminal Unit)在功能薄弱點、可靠性上高質量、易維護方面顯現(xiàn)出其相對于傳統(tǒng)RTU的優(yōu)勢。介紹了一種基于嵌入式Linux的分布式網(wǎng)絡RTU效高，它具有強大的網(wǎng)絡通信功能和良好的開放性建設應用。RTU不僅是一種數(shù)據(jù)采集和控制的終端裝置優化程度，它可以集成很多擴展模塊成為變電站的信息處理核心平臺。特別是在分級電壓控制系統(tǒng)中創新內容。作為一級電壓控制的無功/電壓當?shù)乜刂颇K完全可集成到網(wǎng)絡RTU中全方位。這種模式一方面有利于與二級電壓控制系統(tǒng)協(xié)調信息，另一方面也方便維護并可有效降低投資成本實踐者。

        由于網(wǎng)絡遠程終端單元RTU(Remote Terminal Unit)具有強大的數(shù)據(jù)處理能力和開放的體系結構，可以作為變電站的一個信息處理核心平臺廣泛關註，并在這個平臺上實現(xiàn)很多擴展功能特別是由于全局電壓/無功控制系統(tǒng)在國內已逐步實施豐富，變電站內的無功/電壓控制裝置作為一級電壓控制存在。需要與二級電壓控制協(xié)調顯示。本文拓展了RTU的功能善於監督，把無功電壓控制和其他一些功能集成到RTU中，形成了一種綜合性的RTU豐富內涵，具有很好的性價比數據。本系統(tǒng)是基于linux操作系統(tǒng)平臺。

        1 就能壓製、Linux操作系統(tǒng)簡介

        Linux是一種與Unix相似邁出了重要的一步、以微內核為基礎、完全內存保護發揮、多任務多進程的操作系統(tǒng)品牌。支持廣泛的計算機硬件，包括x86足夠的實力，Alpha和諧共生，Sparc，MIPS全面闡釋，PPC用上了，ARM，NEG適應性強。MOTOROLA等現(xiàn)有的大部分處理器芯片生產製造。程序源碼全部公開。任何人可以修改并在GNU通用公共許可證GPL(GNUGeneralPublic Licens!e)下發(fā)行綜合措施。這樣多元化服務體系。開發(fā)人員可以對操作系統(tǒng)進行定制;也不必擔心像MSWindows操作系統(tǒng)中“后門”的威脅。

        同時由于有GPL的控制攜手共進。保證了系統(tǒng)的相互兼容實力增強。Linux還擁有龐大的開發(fā)者，技術發(fā)展迅速擴大公共數據。另外，Linu【帶有Unix用戶熟悉的完善的開發(fā)工具體系流動性，幾乎所有的Unix系統(tǒng)的應用軟件都已移植到Linux上。Linux還提供了強大的網(wǎng)絡功能和圖形界面深度，有多種可選擇窗口管理器助力各行。

        1.1 Linux的優(yōu)點

        a.Linux相對于傳統(tǒng)的DOS而言，功能強大帶來全新智能。相比于Windows系列互動互補，Linux也有其自身優(yōu)勢，即系統(tǒng)穩(wěn)定自主研發、開放性好力度、裁剪性強、配置靈活意向〕掷m發展；贏RM處理器的uClinux模塊在5cHDk左右。加上RTU軟件模塊系統性，整個系統(tǒng)可以存儲在2M芯片上;安裝在ComnactPC上的RTU系統(tǒng)只需要32M的存儲卡合作，即可實現(xiàn)中文圖形化的界面和多種網(wǎng)絡實用功能。強大的Linux還可以提供方便的遠程圖形顯示覆蓋範圍，維護和使用方便一站式服務。

        b.成本低廉。Linux是免費的操作系統(tǒng)高質量發展，任何人都可以在網(wǎng)絡上自由下載并使用資源配置。相對于昂貴的Windows CE或者VxWorks等商業(yè)操作系統(tǒng)，使用Linux大大降低了RTU裝置的軟件費用攻堅克難。

        c.安全可靠C遇與挑戰，F(xiàn)階段大部分的RTU系統(tǒng)采用的是MicmsoftWindows平臺，系統(tǒng)普遍存在安全薄弱相關、易受病毒危害的缺點取得明顯成效。RTU運行時一般都要安裝防病毒軟件。即使如此效果往往不盡人意影響力範圍，同時也增加了系統(tǒng)的維護工作量大力發展。這對于互聯(lián)的網(wǎng)絡RTU而言是一個嚴重的安全問題。而Linux系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)Unix安全可靠的優(yōu)點雙向互動，病毒數(shù)量極少集成技術。另外.1通過調整相關的Linux內核選項或者服務配置可以有效抵御常規(guī)的攻擊。

        1.2嵌入式Linux簡介

        嵌入式系統(tǒng)需要的是一套高度簡練生產效率、界面友善創新的技術、質量可靠、應用廣泛、易開發(fā)有序推進、多任務適應性，并且價格低廉的操作系統(tǒng)。因為嵌入式Linux的開放性深入開展，非常適合多數(shù)Intemet設備更優美。Linux可以支持不同的設備、不同的配置。嵌入式Linux具有良好韻可移植性而且成本極低更為一致。能夠很快成為用于各種設備的操作系統(tǒng)。由于采用嵌入式操作系統(tǒng).可以采用配置低廉和相對簡單的硬件道路。所以采用嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)出的RTU具有低能耗面向、高可靠性的優(yōu)點今年。本文RTU采用的嵌入式操作系統(tǒng)是高端嵌入式系統(tǒng)空間廣闊，要求很多高級功能，如圖形用戶界面和網(wǎng)絡支持可靠保障。

        2規劃、分布式網(wǎng)絡RTU

        2.1 網(wǎng)絡化

        傳統(tǒng)的RTU一般采用串口傳輸數(shù)據(jù)，通信速度常常是制約系統(tǒng)性能的瓶頸共同。本文采用網(wǎng)絡方式以后數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到2Mbit/s,10 Mbit/s發展，至100Mbit/s，以滿足遠動數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笤诖嘶A上。同時推進一步。網(wǎng)絡所能提供的各方面的功能(例如IP尋址)遠非串口所能比擬，從而為分布式系統(tǒng)的應用提供了實現(xiàn)的途徑開展。

        IEC TC57提出了電力系統(tǒng)統(tǒng)一的通信協(xié)議體系帶動擴大，把整個電力系統(tǒng)的通信系統(tǒng)分為過程總線(IEC61850)、站級總線(IEC61850)簡單化、遠程通信(IEC60870—6 TASE.2或IEC61850+)和 企業(yè)總線(IEC61968UIB)等實現了超越，并且底層全部采用了基于TCP/IP的以太網(wǎng)。采用標準的TCP/IP以太網(wǎng)絡接口可以提高系統(tǒng)的互聯(lián)性開拓創新，為今后的功能擴展提供了便利確定性。

        2.2分布式RTU的特點和構成

        2.2.1 分布式RTU的特點

        傳統(tǒng)的集中式RTU分別以模擬量、數(shù)字量和脈沖量作為輸入去完善，電網(wǎng)的一次數(shù)據(jù)需要經過大量的二次電纜和轉接屏接人到測控裝置中意料之外。而本文采用的單元分布式RTU直接面向設備進行測控，嵌入式模塊可以就近安裝在一次設備上設備，只用引入一根網(wǎng)線即可橋梁作用。其結構如圖1所示。

        與集中式RTU相比，分布式RTU有以下優(yōu)點：

        a.成本降低相貫通。就近安裝嵌入式的測控模塊增產，用少量簡易的網(wǎng)線代替龐雜的二次電纜。將會大大節(jié)省變電站空間系統，降低成本的方法。

        b.安裝調試方便。采用分布式RTU方法，降低了整體復雜度.能避免很多接線錯誤和煩瑣的調試過程生產創效。當變電站一次系統(tǒng)擴建時，僅需增加相應的測控單元進行探討。擴充數(shù)據(jù)庫即可緊密協作，而不影響已在線運行的監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作。

        c.減少數(shù)據(jù)流程大局，提高系統(tǒng)的可靠性豐富內涵。對于傳統(tǒng)的集中式RTU系統(tǒng)。如果RTU主機癱瘓效率和安，將使得整個RrITU癱瘓就能壓製，而分布式RTU則不存在這個問題：每個分布式的模塊在網(wǎng)絡上都是一個獨立的模塊，不受其他模塊的影響產能提升，它們通過一個本地集線器接入整個網(wǎng)絡.從而增加了系統(tǒng)硬件配置的靈活性發揮。

        d.提供模塊之間的訪問與控制。通過網(wǎng)絡方式適應能力，可以輕易地實現(xiàn)各個模塊的互訪設施，從而增強了系統(tǒng)的擴展性。相對于集中式快速增長，網(wǎng)絡分布式的系統(tǒng)可要求，以有以下多種構架模式：

        a.模式一為間隔層，網(wǎng)絡通信管理層總之，站級層長足發展。如果主站不支持直接面向測控單元通信，只能以變’電站為單元來處理數(shù)據(jù)足了準備，可以采用這種模式規模設備，即指定或者添加一個模塊作為通信樞紐，溝通主站與間隔層上的測控模塊穩步前行。站級層即本地監(jiān)控或者繼保工程師站至關重要。

        b.模式二為間隔層，網(wǎng)絡通信管理層指導。同上建設項目，對于無人值守站動手能力，無需本地監(jiān)控。也無需將本地監(jiān)控功能在轉發(fā)機上實現(xiàn)傳遞。

        c.模式三為間隔層充分。主站直接同變電站分散式模塊通信。適合于無人值守的變電站的發生，這種模式需要主站支持融合。成本最低。充分體現(xiàn)了分布式核心技術體系、模塊化的優(yōu)點自主研發。

        2.2.2嵌入式測控模塊

        一個變電站的分布式系統(tǒng)是由面向一次設備和二次設備的十多個乃至數(shù)十個測控單元構成的。硬件采用基于ARM處理器的工業(yè)采集模塊新產品，操作系統(tǒng)為Linux的變種：uClinux意向。整個模塊所占存儲空間在2M以內。測控模塊包含了面向所有測控設備的功能更加廣闊。具體應用時只要提供不同的配置文件即可系統性。

        2.2.3通信管理模塊

        如前所述.鑒于大多數(shù)主站只能以變電站為單位進行通信，因此需要一個站內的模塊作為通信樞紐。主要完成數(shù)據(jù)的采集匯總和向調度品率、集控站的轉發(fā)功能善謀新篇，同時也接收上級的控制信息并下發(fā)到各個模塊進行相應的控制推進高水平。最大限度地保證了軟硬件平臺的適應性。作為通信的核心程序供給，其效率和穩(wěn)定性是很重要的不斷發展。Linux下可以采用基于流式TCP協(xié)議的網(wǎng)絡接口，通過類似于中斷的select方式拓展應用，大大提高程序的運行效率非常重要。

        2.3 RTU擴展模塊

        隨著計算機硬件的發(fā)展，RTU主機上的CPU自動化方案、內存等資源不再成為影響RTU性能的制約因素行動力，同時Linux操作系統(tǒng)也提供了先進的內存管理以及多任務支持。傳統(tǒng)的本地監(jiān)控空間廣闊、保護維護以及本地無功電壓控制功能可以加入到RTU主機中落到實處，比如一次接線圖上實時數(shù)據(jù)顯示、報警、打印營造一處、歷史數(shù)據(jù)存儲等，使得系統(tǒng)復雜度和成本大大降低線上線下。本文中的RTU系統(tǒng)就是將各個模塊與通信管理模塊都放在一個高性能工控機或COMPACTPC上保供。

        2.3.1 電壓無功綜合控制模塊傳統(tǒng)的變電站

        電壓無功綜合控制VQC(Voltage and reactivepower(Q) Contr)裝置是擁有完整軟硬件的獨立設備能力建設，需要采集變壓器的無功、母線電壓和主要的開關位置用于分析決策技術創新，另外控制命令的下發(fā)也需要獨立的控制單元醒悟。實際上，RTU具有VQC所需的所有狀態(tài)變量和控制回路;特別是在很多地方更優美，VQC已不是獨立運行的終端設備發展的關鍵，而是需要與二級電壓控制軟件系統(tǒng)協(xié)調的一級電壓控制終端。分布式RTU與控制中心具有很強的通信能力和開放的體系結構求得平衡，所以把VQC模塊集成到RTU中有所應，一方面可以降低成本，更重要的是VQC控制模塊可以很容易實現(xiàn)與控制中心通信與協(xié)調面向。本文所提出的RTU系統(tǒng)使用開放式的實時數(shù)據(jù)庫技術今年，其他擴展模塊可以方便地獲得RTU上的各種實時數(shù)據(jù).同時利用相關的邏輯運算和控制接口即可實現(xiàn)VQC的功能。

        2.3.2本地監(jiān)控模塊

        隨著無人值守變電站大量涌現(xiàn)合作關系，本地監(jiān)控的重要性日漸降低真諦所在，但是就目前我國電力系統(tǒng)自動化水平而言，在220kV變電站內提供一個方便結構不合理、功能全面的本地監(jiān)控模塊是很有必要的提供深度撮合服務。其主要實現(xiàn)一次接線圖及其實時數(shù)據(jù)顯示和系統(tǒng)的配置和查詢。無論是在系統(tǒng)調試階段競爭力。還是在系統(tǒng)調整升級過程中最為突出。本地監(jiān)控模塊都將發(fā)揮重要的作用。對于中小型變電站特點。其本地監(jiān)控模塊完全可以集成到分布式RTU的通信管理模塊中。

        2.3.3 保護設置模塊

        可以通過通信管理模塊提供的虛擬終端實現(xiàn)對下層設備的訪問、間接查詢并設置保護設備的相關信息意見征詢。保護設置模塊現(xiàn)在基于Qt/Linux—Embedded/X11/MSWindows實現(xiàn)組成部分。只要在網(wǎng)絡節(jié)點的計算機上安裝了本模塊就可以在線查詢和修改保護數(shù)據(jù)。極大地方便了繼保維護集聚。

        2.3.4遠程維護

        傳統(tǒng)的RTU遠程維護模塊通常是一個獨立的復雜模塊高效化，需要單獨軟硬件支持。而Linux具有強大的網(wǎng)絡功能新的動力，可以輕易利用操作系統(tǒng)所提供的各種網(wǎng)絡工具實現(xiàn)遠程維護：

        a.在集控站或調度中心利用文本方式telnet/ss登陸RTU主機進行維護：

        b.采用Windows上的XWindow軟件(ext塒(完成的事情，exceed，Xwin32)圖形登陸更多的合作機會，極大地方便了常規(guī)的維護;

        c.利用ftp傳輸數(shù)據(jù)文件和系統(tǒng)配置文件應用前景。