一． 系統(tǒng)概述

隨著電力行業(yè)信息化的發(fā)展，許多業(yè)內(nèi)及通信方面的專家表示：在數(shù)字化變電站中PowerPC核心板將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。這一趨勢(shì)也得到國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司及眾多集成商的認(rèn)可。據(jù)了解，目前新建的數(shù)字化變電站在合并單元設(shè)計(jì)中都不同程度地采用了以PowerPC為核心的解決方案。憑借對(duì)數(shù)字化變電站應(yīng)用的深刻理解，在廣泛市場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，研祥公司新近推出了嵌入式核心板EEB-3611C2N，該核心板基于飛思卡爾的MPC8377處理器而設(shè)計(jì)，優(yōu)秀的性能和通訊處理能力很好的滿足了當(dāng)前數(shù)字化變電站建設(shè)的實(shí)際需求。

PowerPC 是一種精簡(jiǎn)指令集（RISC）架構(gòu)的中央處理器（CPU），其基本的設(shè)計(jì)源自IBM的 POWER,具有可伸縮性好、方便靈活等特點(diǎn)。

PowerPC處理器有廣泛的應(yīng)用范圍，包括從諸如 Power6的高端服務(wù)器到嵌入式 CPU 市場(chǎng)。由于它具有優(yōu)秀的處理性能、較低的功耗，因此在嵌入式領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

國(guó)際電工委員會(huì)在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中定義了一種叫做合并單元 （Merging Unit，MU）的裝置，它作為ECT/EVT（電子式電流/電壓互感器）和保護(hù)、測(cè)控裝置的中間接口，主要功能是同步采集多路ECT/EVT輸出的數(shù)字信號(hào)并按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的格式發(fā)送給保護(hù)、測(cè)控裝置。合并單元作為遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站間隔層、站控層設(shè)備的數(shù)據(jù)來(lái)源，作用十分重要。

二． 系統(tǒng)構(gòu)成

1、 基于MPC8377的CPU處理和以太網(wǎng)通訊平臺(tái)

合并單元作為保護(hù)、測(cè)控設(shè)備的數(shù)據(jù)源，它的數(shù)據(jù)輸出方式主要是通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送遵循IEC61850-9格式的數(shù)據(jù)包，因此網(wǎng)絡(luò)性能是合并單元最重要的性能指標(biāo)之一。系統(tǒng)所采用的研祥EEB-3611C2N核心板采用Freescale MPC8377處理器，主頻667MHz，板載512MB DDR2 SDRAM、64MB NOR Flash，支持2組10/100/1000Mbps以太網(wǎng)口（光電互斥），同時(shí)支持IEEE1588，優(yōu)秀的處理性能和網(wǎng)絡(luò)性能可以很好的滿足應(yīng)用需要。而且該核心板還支持2個(gè)PCI-E x 1的總線擴(kuò)展，通過(guò)高速PCI-E總線可以擴(kuò)展多路千兆以太網(wǎng)，滿足了合并單元對(duì)多路以太網(wǎng)輸出的需求。

2、 FPGA的應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）實(shí)現(xiàn)了硬件的軟件化，數(shù)據(jù)處理延時(shí)小，工作穩(wěn)定可靠，升級(jí)方便，是實(shí)現(xiàn)合并單元中同步模塊的合理選擇。
FPGA的輸入量為GPS提供的1PPS，輸出為被1PPS同步后的采樣脈沖和解碼后的時(shí)標(biāo)數(shù)據(jù)。同步采樣脈沖觸發(fā)電子式互感器和合并單元的模擬量采集模塊同步采集電流電壓量，解碼后的時(shí)標(biāo)通過(guò)串行通信口被CPU讀取。

3、 高精度ADC

合并單元作為變電站保護(hù)、測(cè)控裝置數(shù)據(jù)的來(lái)源，對(duì)ADC的精度提出了更高的要求，為了更好的適應(yīng)更高的應(yīng)用需求，采用高精度16位ADC。合并單元使用2片8路16位高性能ADC，在同步采樣信號(hào)的觸發(fā)下，同步采集轉(zhuǎn)化16路模擬量，供CPU讀取。

4、 靈活配置

考慮具體工程的實(shí)際需求各有不同，合并單元也必須能夠滿足多樣的應(yīng)用需求，因此合并單元的電子式互感器接口、以太網(wǎng)接口、模擬量采集、人機(jī)界面、開(kāi)關(guān)量輸入/輸出等功能單元都采用模塊化設(shè)計(jì)，配置靈活。

三． 系統(tǒng)特點(diǎn)

1、性能優(yōu)秀，技術(shù)先進(jìn)。系統(tǒng)所采用的MPC8377處理器具有667MHz的主頻，可以很好的支持千兆網(wǎng)，避免了應(yīng)用低性能處理器搭配千兆網(wǎng)造成的千兆網(wǎng)性能無(wú)法有效發(fā)揮的問(wèn)題。千兆網(wǎng)的應(yīng)用也極大提高了網(wǎng)絡(luò)的整體性能。

2、支持IEEE1588。系統(tǒng)所采用的EEB-3611C2N核心板支持IEEE1588對(duì)時(shí)，可以滿足精確時(shí)鐘對(duì)時(shí)的需求。

3、配置靈活。EEB-3611C2N核心板板載資源非常豐富，除了有SATA、COM、USB、CAN、SPI、I2C、GPIO等接口資源外，還支持PCI、PCI-E、Localbus總線擴(kuò)展，搭配根據(jù)應(yīng)用需要設(shè)計(jì)的載板，可以靈活設(shè)計(jì)各種接口，滿足不同的應(yīng)用需求。

4、可靠性高。采用全板載設(shè)計(jì)，整體功耗低，無(wú)需風(fēng)扇散熱，具備較高的可靠度。

四． 系統(tǒng)評(píng)價(jià)

目前，基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用正在逐漸興起，使用PowerPC處理器實(shí)現(xiàn)合并單元的技術(shù)方案具有技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)越等特點(diǎn)，豐富的片上資源可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。研祥推出的基于MPC8377處理器的核心板處理性能和網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)秀，板載資源豐富，是構(gòu)建合并單元的先進(jìn)技術(shù)方案。