嵌入式以太網的變電站間隔層保護系統研究
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底層驅動模塊：實現CAN總線、RS232、以太網的驅動。接口調用收發數據。
設備自檢模塊：檢測裝置的插入板、開關量板和模擬量板是否插入，由FPGA檢測后按雙口RAM的第一個字判斷，低8位表示開關量板，高8位表示模擬量板。
配置信息下載及存儲分區：將存儲空間合理分區，接收和存儲不同的配置信息以及轉發配置信息(界面ARM7)。分配存儲數據(定值、事件、錄波)的存儲地址空間(Flash)。
配置信息的解析模塊：創建所有的配置信息實體，讀取相應配置信息(來自配置文件)為應用程序提供實時調用接口。
數據映射模塊：根據數據映射信息將配置信息和實際運行數據聯系起來，形成完整的數據信息結構，供應用程序實時調用。映射存儲數據(定值、事件、錄波)的存儲地址(Flash)。數據映射模塊中包含了眾多的消息隊列(使用VxWorks管理消息隊列)，從而實現了保護邏輯和其他通信平臺的交互。
配置信息解析模塊：將所有接收到的配置信息分類存儲，并將需要的配置信息傳送給各個芯片。
保護邏輯平臺：包括模擬量的采集、保護配置的解析、保護元件的運行、開關量邏輯、錄波模塊、事件產生模塊等。
61850和MMS通信模塊：運行61850服務，解析節點的配置信息，按映射標準返回映射數據以及配置信息。
通信協議封裝模塊：運行通信協議程序(除61850通信之外的協議，如公司協議)，根據不同物理連接和驅動對外連接通信。
根據系統結構和模塊層次，可以看出保護系統具有如下功能：數據采集功能、網絡通信功能、保護平臺功能、保護動作功能、錄波功能、調試功能、人機接口功能、計量功能和自檢功能。
3．2 實時任務優先級設計
根據裝置功能設計了系統實時任務，其中有控制邏輯任務、保護邏輯任務、通信任務、數據采集任務、打印任務等。
控制邏輯任務tControlLogic是保護裝置的最終目的，負責根據監控結果作出保護動作。一旦被觸發，將立即執行，直接發出信號或跳合斷路器。因此給它分配最高應用任務優先級100。它有3種觸發方式：保護邏輯任務發出的信號量、通信命令或鍵盤操作。
保護邏輯任務tProtectLogic是保護裝置的基本功能，也是控制邏輯的觸發源之一，占據第二優先級105。它由數據采集任務觸發，隨后進行一次計算判斷過程，并依據判斷結果對開關量輸出和顯示等其他任務發出觸發信號量。
通信是微機保護裝置十分重要的任務，對于無人值守變電站，它是監控人員獲取電網運行信息的唯一途徑。根據其重要性和對實時性的要求，應設為較高優先級以保證其響應速度。VxWorks提供標準網絡套接字(socket)接口，網絡編程十分方便。在深入理解規約通信流程的基礎上，設計了兩個任務進行通信管理：tServe(優先級為110)負責偵聽(listen)、接受(accept)、維護socket連接，對通信狀態進行實時監控，保證遠方通信的可靠性；tProcess(優先級為111)負責接收、解析、處理、回復報文，根據命令條目進行相應操作，實現遙測、遙信、遙控、遙調、定值召喚、故障錄波召喚等功能。
數據采集映射的實時性是保護及時動作的保障，因此也必須具備較高的優先級。創建任務tDataMap(優先級為112)從雙口RAM中采集數據并結合配置信息進行數據映射，完成數據的分類識別、轉存、釋放信號量、啟動其他任務等工作。
人機交互任務tHMInteraction的優先級次于通信任務和數據采集映射任務，定為120。它有3種觸發源：當保護動作時，由保護任務觸發而彈出動作信息；鍵盤操作觸發，查看和修改裝置參數；定時觸發，每隔一個固定時間執行一次。
故障錄波功能要求錄波可靠、不遺漏、不錯錄，對于實時性要求并不高，定義其優先級為140，比大部分任務的優先級都低。數據采集任務獲得實時值后將報文轉存故障錄波任務tRccord緩沖區，同時釋放信號量啟動該任務，tRcord任務采用突變量等判據決定是否啟動錄波。故障錄波任務初始化時需要建立較大的循環緩沖區用于存放實時數據。應根據系統內存的使用情況適當配置該緩沖區的大小。波形文件以COMTR ADE格式保存于本地Flash文件系統中，空閑時供后臺召取。
自檢是微機保護裝置的必備功能，CPU空閑時應該循環檢測裝置各部分是否運行正常。實際上，裝置很多功能都需要循環執行，如看門狗維護、電表讀取、裝置對時等。所以創建一個循環執行任務，由它發起自檢任務，自檢完成后自動結束。
打印任務優先級最低，當需要打印時由鍵盤觸發。
其他部分功能執行時間很短，不影響任務運行，故以函數調用形式完成，無需創建任務執行。
3．3 任務間通信
各個任務間的通信主要發生在保護平臺任務和61850服務、生產設備公司的協議、打印任務間；配置信息接收任務相對于其他任務獨立，沒有需要交互的數據。任務間的通信和數據交互有2種途徑；共享數據區和消息隊列。
3．3．1 共享數據區
根據不同的數據類型劃分各自的共享數據區，例如模擬量數據區、開關量數據區、矢量數據區等。每個共享數據區都分為采集區、GOO SE數據區、61850 9-1數據區、61850 9-2數據區4個部分。
保護平臺向采集區存儲該裝置采集到的模擬或開關型數據信息。從GOOSE數據區、61850 9-1數據區、61850 9-2數據區獲取其他裝置傳來的數據信息。
GOOSE通信模塊將采集區的信息通過GOOSE協議傳送給其他裝置，將接收到的GOOSE數據存儲到GOOSE區。
61850 9-1通信模塊將采集區的信息通過61850 9-1協議傳送給其他裝置，將接收到的9-1類型數據存儲到61850 9-1區。
61850 9-2通信模塊將采集區的信息通過61850 9-2協議傳送給其他網絡，將接收到的9-2類型數據存儲到61850 9-2區。
3．3．2 消息隊列
根據任務問的通信要求，共定義了4個消息隊列：事件隊列、錄波隊列、操作隊列、打印隊列。事件隊列和錄波隊列是保護平臺向隊列中發送消息，61850服務、設備公司協議則從此類隊列中獲取消息；控制隊列的數據流向則相反，61850服務、設備公司協議向隊列中發送消息，保護平臺則從隊列中獲取消息；打印隊列是保護平臺和公司協議向隊列中發送消息，打印任務則從隊列中獲取消息。
結語
智能電網的提出必然要促進數字化變電站的快速發展和實現，在這個過程中，IEC 61850標準將在變電站的各個層面逐步全面實現。本文中高可靠、高穩定、強實時性的良好的軟件設計和符合國內發展現狀的硬件設計，為傳統變電站與數字化變電站之間的順利過渡，推進產品編程開發手段的靈活性、標準化，以及提高產品互換性提供了一種解決方案。經過實際測試，裝置產品滿足運行要求，且在進一步測試和優化后記投入市場。本文引用地址：http://www.104case.com/article/149066.htm linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）
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