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)揮越來越重要的作用。這一趨勢也得到國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司及眾多集成商的認可。據(jù)了解，目前新建的數(shù)字化變電站在合并單元設(shè)計中都不同程度地采用了以PowerPC為核心的解決方案。憑借對數(shù)字化變電站應用的深刻理解，在廣泛市場調(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，優(yōu)秀的性能和通訊處理能力很好的滿足了當前數(shù)字化變電站建設(shè)的實際需求。
PowerPC 是一種精簡指令集（RISC）架構(gòu)的中央處理器（CPU），其基本的設(shè)計源自IBM的 POWER,具有可伸縮性好、方便靈活等特點。
PowerPC處理器有廣泛的應用范圍，包括從諸如 Power6的高端服務(wù)器到嵌入式 CPU 市場。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)域得到了廣泛的應用。
國際電工委員會在IEC61850標準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、測控裝置的中間接口，主要功能是同步采集多路ECT/EVT輸出的數(shù)字信號并按照標準規(guī)定的格式發(fā)送給保護、測控裝置。合并單元作為遵循IEC61850標準的數(shù)字化變電站間隔層、站控層設(shè)備的數(shù)據(jù)來源，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
合并單元作為保護、測控設(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用需要。而且該核心板還支持2個PCI-E x 1的總線擴展，通過高速PCI-E總線可以擴展多路千兆以太網(wǎng)，滿足了合并單元對多路以太網(wǎng)輸出的需求。
2、FPGA的應用
現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）實現(xiàn)了硬件的軟件化，數(shù)據(jù)處理延時小，工作穩(wěn)定可靠，升級方便，是實現(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標數(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，解碼后的時標通過串行通信口被CPU讀取。
3、高精度ADC
合并單元作為變電站保護、測控裝置數(shù)據(jù)的來源，對ADC的精度提出了更高的要求，為了更好的適應更高的應用需求，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
考慮具體工程的實際需求各有不同，合并單元也必須能夠滿足多樣的應用需求，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、人機界面、開關(guān)量輸入/輸出等功能單元都采用模塊化設(shè)計，配置靈活。
三．系統(tǒng)特點
1、性能優(yōu)秀，技術(shù)先進。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)，避免了應用低性能處理器搭配千兆網(wǎng)造成的千兆網(wǎng)性能無法有效發(fā)揮的問題。千兆網(wǎng)的應用也極大提高了網(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對時，可以滿足精確時鐘對時的需求。
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總線擴展，搭配根據(jù)應用需要設(shè)計的載板，可以靈活設(shè)計各種接口，滿足不同的應用需求。
4、可靠性高。采用全板載設(shè)計，整體功耗低，無需風扇散熱，具備較高的可靠度。
四．系統(tǒng)評價
目前，基于IEC61850標準的數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)的應用正在逐漸興起，使用PowerPC處理器實現(xiàn)合并單元的技術(shù)方案具有技術(shù)先進、性能優(yōu)越等特點，豐富的片上資源可以根據(jù)不同的應用需求進行方案設(shè)計。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)建合并單元的先進技術(shù)方案。
