基于fpga之电力以太网mac控制器设计

《基于fpga之电力以太网mac控制器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于FPGA之电力以太网MAC控制器设计第一章绪论1.1概述智能电网是将现代先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。在对智能电网的研宄开发中，国外起步较早，其中以欧洲、美国等发达国家为主体。国外的电网结构规划和智能化技术己经达到一个相对较高的水平，其主要资金投入是集中在电力网基础框架的更新和升级上。如奥巴马在金融危机时釆取的一系列措施：发展智能建筑、智能电网等绿色能源，21世纪教学实验室，现代医疗保健体系为基础的以电子健康档案为中心，下一代宽带网等等，这些

2、措施都是基于信息化的投入来促进经济的恢复，提升国家核心竞争力。国外对于智能电网的应用在节省能源和改善环境方面同样尝到了甜头，对于能源的利用率来讲，、智能化电网相对于传统电网，其能耗降低度能达到10%以上，减少四分之一以上的温室气体排放量，自从智能电网的大规模广泛投入以后，对于一些地区的空气质量有了一定的改观，对于弥补工业气体排放废气，汽车尾气等造成的环境污染的问题有一定作用；另外，能耗的降低使得信号能量在传输过程中损失减少，在同样的传输介质中信号传输的距离更远，减少了各种中继站点的建设需要，节省了各种资源的使用

3、，节约大量的建厂费用，据保守估算，欧美地区因智能电网的投入使用，节省了近千亿美元的建厂财政支出。目前，我国处于国际领先地位的调度技术和大电网安全运行控制技术，以及以光纤通信为主，微波通信、载波通信并存的通信网络等基础设施的支撑，为智能电网的发展打下了坚实基础。2006年，以十一五信息建设目标SG186工程工为代表的国家电网信息系统建设的确立，标志着我国智能电网的实质性建设的开始。按照党和国家的的发展规划，到2020年，我国将全面实现统一的坚强智能电网届时，电网的安全稳定水平、资源配置能力将有质的变化，电网与电源

4、、用户与电网之间的互动性将得到较大改善。.1.2研究背景及意义本研究课题的提出主要于现代电力网建设过程中对电力以太网定制化的研宄需求和实验室承担的自然科学基金项目《基于IP和多代理的智能配网协同通信关键技术研宄》。.2009年我国提出坚强智能电网的建设目标以来，电网的智能化、信息化研宄一直是社会中的热点，电网的智能化是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上实现的，网络通信贯穿了智能化的整个实现过程中。电力以太网是针对电力环境和电能服务需求而提出来的符合现代电力通信需求的专网，也是坚强智能电网建设的组成部分。因此

5、，研宄开发电力以太网MAC控制器对电网的智能化建设尤为重要。在以太网技术中mac层实现的功能起到重要的作用，它是实现网络接入的终端设备的关键部分，是交换机、网桥等设备幵发的基础，是以太网传输范围得以延长的重要保障，凡是要接入以太网的设备都不能缺少它。随着专用集成电路(ASIC)的出现，以太网中MAC层功能实体化器件MAC控制器的研究设计越来越受到关注。目前市面上商用的以太网控制器芯片都是基于ASIC的全定制专有芯片，国际上对于全定制芯片的制造技术方面己经比较成熟，虽然这类芯片价格低廉，但是其功能单一固定，不具备

6、灵活的幵发性和复用性，一但芯片制作完成，芯片内部?的元件结构便不可改动，而且设计者需要具备丰富的设计经验和技巧，掌握各种设计规则和方法，布局、布线、排版组合等均需要反覆掛酌调整，设计要求十分严格，一般需要专业微电子IC设计人员才能完成。..第二章电力以太网及MAC控制器分析2.1电力行业的通信任务目标及业务特点电力行业通信的主要任务就是运用现代自动化技术通过通信网络对电网进行调度，负责将各区域电网工作的实时信息传送至调度中心，再把电力调度的命令传输到各电力机构，实现电力信息的共享和交互。为使调度人员统观全局，运

7、筹全网，有效地指挥电网安全、稳定和经济运行。其主要任务为以下三个方面：(1)对电网安全运行状态实现监控电网正常运行时，通过调度人员监视和控制电网的周波、电压、潮流、负荷与出力，主设备的位置状况，使之符合规定，保证电能质量和用户计划用电、用水要求。(2)对电网运行实现经济调度在对电网实现安全监控的基础上，通过调度自动化手段实现电网的经济调度，以达到降低损耗、节省能源，多发电、多供电的目的。(3)安全分析和事故处理电网发生故障或异常运行的因素非常复杂，且过程十分迅速，如不能及时预测、判断或处理不当，不但危及人身和设

8、备安全，甚至会使电网瓦解崩馈，造成大面积停电，给国民经济带来严重损失。为此，必须增强调度自动化手段，实现电网运行的安全分析，提供事故处理对策和相应的监控手段，事故发生时以便及时处理，避免和减少事故造成的重大损失。.2.2电力以太网（PoSE]0.la进行，首先测试向量用verilog硬件语言进行RTL级的描述，然后对各模块进行大量仿真测试，从仿真得到的波形信息具体分析是否实现预期功能，