3．6存儲

配合子站的存儲要求，本文裝置可擴展固態硬盤作為數據后備，硬盤同樣以板卡形式插接，方便用戶更換。

子站裝置可根據需要采用不同的操作系統，如Linux、Windows、VxWorks等，本文裝置采用Linux操作系統，精簡高效，同時提供串口終端供調試用。此外，為適應各種不同的變電站，本文裝置還專門開發了可接入CAN總線、LAN總線等的擴展板。

4 裝置性能測試

為了測試裝置性能，針對子站可能遇到的情況進行了充分的測試，限于篇幅，現將對總線通信能力要求最高的網口板的測試情況說明如下。

以太網口是掛載在CPCI總線上的設備。設33 MHz CPCI總線能夠掛載網口數目為N。由于裝置擴展的其他設備如CPCI串口卡、IDE存儲設備等也會占用總線帶寬，設這部分設備總共占用總線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100 M網口同時進行最大容量數據傳輸。需要注意的是，網絡數據傳輸速度不僅與總線類型相關，而且與系統板資源及芯片類型、網口板芯片類型等都有密切關系。為降低生產成本，本文裝置采用中檔系統板。

對圖1所示子站，其既要與變電站內的裝置通信，又要與各級調度中心的主站和分站通信。根據實際工程經驗，子站配置6個網口即可滿足需求，其中2～3個用于子站與變電站內的裝置通信，2-3個用于子站與各級分站和主站通信。子站與變電站內裝置相連的網口一般為10 M／100 M自適應，而子站與主站和分站相連的網口數據傳送速率較小，一般為2 M。作為準實時系統，子站裝置各個網口不會同時達到最大數據傳輸速率，實際應用中對子站的網絡傳輸速率要求并不如測試條件極端。

測試模擬現場設備與子站裝置通信網口之間進行點對點通信，對被測子站裝置的多個網口測試其滿負荷工作時的吞吐量和系統開銷。測試端在兩臺多網口的den服務器上運行專業軟件IxChariot，子站裝置運行對端軟件endpoint和cpu占用率檢測程序top。測試端運行測試腳本，使用TCP協議每次傳輸交易向所測試網口發送10 MB數據包，測試100次。

測試針對幾種典型的子站應用情況，表1和圖5、圖6給出了在2網口、4網口、6網口、8網口滿負荷情況下的網絡傳輸吞吐量與CPU占用率曲線。

圖4網絡測試接線圖

表1網絡平均速度測試結果

圖5網口吞吐量

圖6網口測試中CPU占用率

從測試結果看，子站裝置可以6個網口同時進行滿負荷數據傳輸。但在8網口試圖同時滿負荷數據傳輸時，由于系統資源消耗已達極限，吞吐量曲線一致性變差，網絡速度下降。綜合起來，本文裝置完全可以滿足子站對網絡數據傳輸的需求。

從測試結果還可看出，本文設計的以太網卡使用芯片是采用NAPI方式處理的網絡芯片，能夠緩解老式以太網芯片(如8139)通信消耗CPU資源的矛盾。圖6中對網口的測試表明以100 M速率存取數據時CPU占有率仍較低，平均每個網口僅10％左右，相比老式網絡芯片通信CPU占有率最大可達30％，性能提高兩倍多。

5 結論

電力系統智能化的發展對裝置硬件提出了更高的要求，具備采購方便、配置靈活、升級迅速、工程維護成本低、具備可互換性等特點的裝置硬件是未來發展方向。本文提出的基于CPCI的嵌入式硬件平臺不僅可應用于故障信息系統子站，也可以全面替換變電站中的工控機。對裝置的實驗結果驗證了裝置的傳輸速率、處理速度等性能指標。