研祥PowerPC核心板在合并单元中的应用
一．系统概述
随着电力行业信息化的发展，许多业内及通信方面的专家表示：在数字化变电站中PowerPC核心板将发挥越来越重要的作用。这一趋势也得到国家电网公司和南方电网公司及众多集成商的认可。据了解，目前新建的数字化变电站在合并单元设计中都不同程度地采用了以PowerPC为核心的解决方案。凭借对数字化变电站应用的深刻理解，在广泛市场调研的基础上，研祥公司新近推出了嵌入式核心板EEB-3611C2N，该核心板基于飞思卡尔的MPC8377处理器而设计，优秀的性能和通讯处理能力很好的满足了当前数字化变电站建设的实际需求。
PowerPC 是一种精简指令集（RISC）架构的中央处理器（CPU），其基本的设计源自IBM的 POWER,具有可伸缩性好、方便灵活等特点。
PowerPC处理器有广泛的应用范围，包括从诸如 Power6的高端服务器到嵌入式 CPU 市场。由于它具有优秀的处理性能、较低的功耗，因此在嵌入式领域得到了广泛的应用。
国际电工委员会在IEC61850标准中定义了一种叫做合并单元 （Merging Unit，MU）的装置，它作为ECT/EVT（电子式电流/电压互感器）和保护、测控装置的中间接口，主要功能是同步采集多路ECT/EVT输出的数字信号并按照标准规定的格式发送给保护、测控装置。合并单元作为遵循IEC61850标准的数字化变电站间隔层、站控层设备的数据来源，作用十分重要。
二．系统构成
1、基于MPC8377的CPU处理和以太网通讯平台
合并单元作为保护、测控设备的数据源，它的数据输出方式主要是通过以太网发送遵循IEC61850-9格式的数据包，因此网络性能是合并单元最重要的性能指标之一。系统所采用的研祥EEB-3611C2N核心板采用Freescale MPC8377处理器，主频667MHz，板载512MB DDR2 SDRAM、64MB NOR Flash，支持2组10/100/1000Mbps以太网口（光电互斥），同时支持IEEE1588，优秀的处理性能和网络性能可以很好的满足应用需要。而且该核心板还支持2个PCI-E x 1的总线扩展，通过高速PCI-E总线可以扩展多路千兆以太网，满足了合并单元对多路以太网输出的需求。
2、FPGA的应用
现场可编程门阵列（FPGA）实现了硬件的软件化，数据处理延时小，工作稳定可靠，升级方便，是实现合并单元中同步模块的合理选择。
FPGA的输入量为GPS提供的1PPS，输出为被1PPS同步后的采样脉冲和解码后的时标数据。同步采样脉冲触发电子式互感器和合并单元的模拟量采集模块同步采集电流电压量，解码后的时标通过串行通信口被CPU读取。
3、高精度ADC
合并单元作为变电站保护、测控装置数据的来源，对ADC的精度提出了更高的要求，为了更好的适应更高的应用需求，采用高精度16位ADC。合并单元使用2片8路16位高性能ADC，在同步采样信号的触发下，同步采集转化16路模拟量，供CPU读取。
4、灵活配置
考虑具体工程的实际需求各有不同，合并单元也必须能够满足多样的应用需求，因此合并单元的电子式互感器接口、以太网接口、模拟量采集、人机界面、开关量输入/输出等功能单元都采用模块化设计，配置灵活。
三． 系统特点
1、性能优秀，技术先进。系统所采用的MPC8377处理器具有667MHz的主频，可以很好的支持千兆网，避免了应用低性能处理器搭配千兆网造成的千兆网性能无法有效发挥的问题。千兆网的应用也极大提高了网络的整体性能。
2、支持IEEE1588。系统所采用的EEB-3611C2N核心板支持IEEE1588对时，可以满足精确时钟对时的需求。
3、配置灵活。EEB-3611C2N核心板板载资源非常丰富，除了有SATA、COM、USB、CAN、SPI、I2C、GPIO等接口资源外，还支持PCI、PCI-E、Localbus总线扩展，搭配根据应用需要设计的载板，可以灵活设计各种接口，满足不同的应用需求。
4、可靠性高。采用全板载设计，整体功耗低，无需风扇散热，具备较高的可靠度。
四．系统评价
目前，基于IEC61850标准的数字化变电站自动化系统的应用正在逐渐兴起，使用PowerPC处理器实现合并单元的技术方案具有技术先进、性能优越等特点，丰富的片上资源可以根据不同的应用需求进行方案设计。研祥推出的基于MPC8377处理器的核心板处理性能和网络性能优秀，板载资源丰富，是构建合并单元的先进技术方案。
