3．6存儲(chǔ)

配合子站的存儲(chǔ)要求，本文裝置可擴(kuò)展固態(tài)硬盤作為數(shù)據(jù)后備，硬盤同樣以板卡形式插接，方便用戶更換。

子站裝置可根據(jù)需要采用不同的操作系統(tǒng)，如Linux、Windows、VxWorks等，本文裝置采用Linux操作系統(tǒng)，精簡(jiǎn)高效，同時(shí)提供串口終端供調(diào)試用。此外，為適應(yīng)各種不同的變電站，本文裝置還專門開發(fā)了可接入CAN總線、LAN總線等的擴(kuò)展板。

4 裝置性能測(cè)試

為了測(cè)試裝置性能，針對(duì)子站可能遇到的情況進(jìn)行了充分的測(cè)試，限于篇幅，現(xiàn)將對(duì)總線通信能力要求最高的網(wǎng)口板的測(cè)試情況說明如下。

以太網(wǎng)口是掛載在CPCI總線上的設(shè)備。設(shè)33 MHz CPCI總線能夠掛載網(wǎng)口數(shù)目為N。由于裝置擴(kuò)展的其他設(shè)備如CPCI串口卡、IDE存儲(chǔ)設(shè)備等也會(huì)占用總線帶寬，設(shè)這部分設(shè)備總共占用總線2 M帶寬，則

100M×N=(33 M一2M)×32 (1)

可得N≈10。即理論上33 MHz CPCI總線可承載10個(gè)100 M網(wǎng)口同時(shí)進(jìn)行最大容量數(shù)據(jù)傳輸。需要注意的是，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度不僅與總線類型相關(guān)，而且與系統(tǒng)板資源及芯片類型、網(wǎng)口板芯片類型等都有密切關(guān)系。為降低生產(chǎn)成本，本文裝置采用中檔系統(tǒng)板。

對(duì)圖1所示子站，其既要與變電站內(nèi)的裝置通信，又要與各級(jí)調(diào)度中心的主站和分站通信。根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，子站配置6個(gè)網(wǎng)口即可滿足需求，其中2～3個(gè)用于子站與變電站內(nèi)的裝置通信，2-3個(gè)用于子站與各級(jí)分站和主站通信。子站與變電站內(nèi)裝置相連的網(wǎng)口一般為10 M／100 M自適應(yīng)，而子站與主站和分站相連的網(wǎng)口數(shù)據(jù)傳送速率較小，一般為2 M。作為準(zhǔn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，子站裝置各個(gè)網(wǎng)口不會(huì)同時(shí)達(dá)到最大數(shù)據(jù)傳輸速率，實(shí)際應(yīng)用中對(duì)子站的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率要求并不如測(cè)試條件極端。

測(cè)試模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與子站裝置通信網(wǎng)口之間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，對(duì)被測(cè)子站裝置的多個(gè)網(wǎng)口測(cè)試其滿負(fù)荷工作時(shí)的吞吐量和系統(tǒng)開銷。測(cè)試端在兩臺(tái)多網(wǎng)口的den服務(wù)器上運(yùn)行專業(yè)軟件IxChariot，子站裝置運(yùn)行對(duì)端軟件endpoint和cpu占用率檢測(cè)程序top。測(cè)試端運(yùn)行測(cè)試腳本，使用TCP協(xié)議每次傳輸交易向所測(cè)試網(wǎng)口發(fā)送10 MB數(shù)據(jù)包，測(cè)試100次。

測(cè)試針對(duì)幾種典型的子站應(yīng)用情況，表1和圖5、圖6給出了在2網(wǎng)口、4網(wǎng)口、6網(wǎng)口、8網(wǎng)口滿負(fù)荷情況下的網(wǎng)絡(luò)傳輸吞吐量與CPU占用率曲線。

圖4網(wǎng)絡(luò)測(cè)試接線圖

表1網(wǎng)絡(luò)平均速度測(cè)試結(jié)果

圖5網(wǎng)口吞吐量

圖6網(wǎng)口測(cè)試中CPU占用率

從測(cè)試結(jié)果看，子站裝置可以6個(gè)網(wǎng)口同時(shí)進(jìn)行滿負(fù)荷數(shù)據(jù)傳輸。但在8網(wǎng)口試圖同時(shí)滿負(fù)荷數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由于系統(tǒng)資源消耗已達(dá)極限，吞吐量曲線一致性變差，網(wǎng)絡(luò)速度下降。綜合起來，本文裝置完全可以滿足子站對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?P> 從測(cè)試結(jié)果還可看出，本文設(shè)計(jì)的以太網(wǎng)卡使用芯片是采用NAPI方式處理的網(wǎng)絡(luò)芯片，能夠緩解老式以太網(wǎng)芯片(如8139)通信消耗CPU資源的矛盾。圖6中對(duì)網(wǎng)口的測(cè)試表明以100 M速率存取數(shù)據(jù)時(shí)CPU占有率仍較低，平均每個(gè)網(wǎng)口僅10％左右，相比老式網(wǎng)絡(luò)芯片通信CPU占有率最大可達(dá)30％，性能提高兩倍多。

5 結(jié)論

電力系統(tǒng)智能化的發(fā)展對(duì)裝置硬件提出了更高的要求，具備采購(gòu)方便、配置靈活、升級(jí)迅速、工程維護(hù)成本低、具備可互換性等特點(diǎn)的裝置硬件是未來發(fā)展方向。本文提出的基于CPCI的嵌入式硬件平臺(tái)不僅可應(yīng)用于故障信息系統(tǒng)子站，也可以全面替換變電站中的工控機(jī)。對(duì)裝置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了裝置的傳輸速率、處理速度等性能指標(biāo)。