便携式自动化网络测试系统设计

江星华，周立中，何 锋

（国网浙江省安吉县供电公司，浙江 湖州 313300）

0 引 言

为响应2010年电力物联网的国家战略—对新兴产业加以培育和发展，国家电网公司经过多年建设，已基本实现传输媒介光纤化，业务承载网络化，运行监视、管理自动化和信息化。随着技术的发展，电力系统网络终端的复杂程度也在随着电网结构、覆盖范围、区域和地理位置的变化而加剧，同时也造成电力系统网络中监测信息混乱、通信协议不统一[1]、设备多样化等问题，增大了发生故障的概率。因此，需要设计一种高效便携的电力系统自动化网络测试系统，实现对系统的安全、稳定运行进行监控和分析。

文献[2]根据配电网监控需求，对监控系统服务器功能进行划分，设计实现了配电物联网的智能配电管理。文献[3]在提出配电物联网智能终端概念的基础上，对其应用场景进行分析。文献[4]在分析智能配电系统概念内涵的基础上，对智能配电系统中涉及的关键技术进行了系统分析。文献[5]设计了基于S3C2440的电能质量检测系统。文献[6]在WinCE 6.0平台进行系统移植，可知接入电力系统的电力物联网的智能化运行需建立在良好的网络通信性能基础上[5]。ARM系列处理器提供了极好的便携式硬件开发和实时操作系统复杂软件平台。本文在分析IEC104通信规约的基础上，基于ARM平台设计开发了一种便携式自动化网络测试系统，实现了基于104规约通信协议的数据传输、报文发送和解析、信道测试、主/子站模拟等功能。

1 系统硬件设计

图1给出了便携式自动化网络测试系统硬件组成结构，主要包括嵌入式CPU（ARM9、S3C2416）、网络模块、显示器、电源开关等外设。

图1 系统组成结构

1.1 网络接口设计

图2给出了由DM9000和HR9110SA组成的网络模块。其中，DM9000是一款高速以太网驱动芯片，与S3C2416进行数据交互；HR9110SA为网络隔离芯片，实现对处理器的保护，输出至RJ45接口。

图2 以太网接口电路

1.2 USB接口设计

为满足设备接入鼠标和键盘，或者外接U盘等一些其他USB设备，本文使用AU9254A21扩展USB接口。AU9254A21整合了枢纽控制器，最多可扩展4个USB端口，每个端口支持用串行总线版本1.1规范，且4个子端口均具有控制电源开关以及检测过电流的功能。USB接口电路图如图3所示。

图3 USB接口电路

2 系统软件设计

2.1 软件开发平台构建

根据WinCE自身的优点，以及系统对数据传输的要求，在WinCE下对系统进行实时的更新和系统功能的组建和添加。下面以屏幕控制为例进行介绍，图4为WinCE环境下屏幕驱动开发流程图。通过修改相应的变量（例如：解析度、像素时钟和工作同步等），实现屏幕驱动程序的开发。WinCE系统桌面如图5所示。

图4 WinCE下屏幕驱动开发流程

图5 WinCE系统桌面

2.2 测试系统软件

便携式自动化网络测试系统软件流程如图6所示，主要包括：数据传输子程序，SOE子程序，TEST子程序，主/子站子程序，总召唤子程序，时钟同步子程序以及遥信、遥控、遥调子程序等。测试系统主要功能包括：IP地址设定和测试功能、实时通信测试功能、模拟主站功能、模拟子站功能。

图6 测试软件流程

2.3 系统测试

系统测试以模拟主站功能为例，对模拟主站的应用功能进行测试，包括总召唤、时钟同步、电度总召唤、读取遥信量、读取遥测量、遥控、遥调、读取功图数据、读取历史数据等功能的实现情况。其中，单点遥控测试结果如图7所示，其余结果见表1所列。

图7 单点遥控主站控制消息界面

表1 系统性能测试结果

3 结 语

本文基于嵌入式开发平台，在WinCE环境下开发了一套应用于电力系统的便携式自动化网络测试系统，在实现IEC104规约通信的基础上，完成了系统模拟主/子站、报文解析等功能，可为电力系统网络运行状态检测提供良好的平台。