專利名稱：數(shù)字化變電站管理單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變電站管理單元，特別是一種數(shù)字化變電站管理單元，它在電網(wǎng)控制、輸變電自動化系統(tǒng)中具有數(shù)據(jù)交換處理和繼電保護(hù)管理功能。
背景技術(shù)：
隨著電力需求增大，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大、越來越復(fù)雜化。近年來，隨著電力自動化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和信息技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)對新技術(shù)的應(yīng)用不斷提出新的要求。特別是在電網(wǎng)控制和輸變電自動化領(lǐng)域中，集電力控制、通訊、電子和工業(yè)IT技術(shù)為一體的最新應(yīng)用成為技術(shù)應(yīng)用的前沿課題。
當(dāng)前，絕大多數(shù)電網(wǎng)控制和輸變電自動化領(lǐng)域中的通訊處理器或服務(wù)器產(chǎn)品都是基于微處理器的數(shù)字產(chǎn)品，它們支持基于串行、CAN、以太網(wǎng)的通訊方式，能夠執(zhí)行控制命令、向與之相連的智能電子設(shè)備采集、發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)管理和控制功能。
但是，該類產(chǎn)品一般都是基于PCI總線、Campact PCI總線的，弊端是速度低、互換性差、接口設(shè)計困難、無法實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、穩(wěn)定性差等；特別是隨著應(yīng)用需求的不斷提高，這些產(chǎn)品硬件的不足逐漸顯現(xiàn)支持的通訊端口種類、數(shù)量和網(wǎng)速有限，不能滿足當(dāng)前系統(tǒng)對基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的、多以太網(wǎng)/串行端口、結(jié)合多個標(biāo)準(zhǔn)的、優(yōu)先的規(guī)約、易于處理變電站集成任務(wù)的需求；CPU速度和存儲能力有限，不能滿足現(xiàn)代化的變電站集成對大量實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的采集、處理和存儲需求；不支持或支持有限的網(wǎng)絡(luò)管理功能，如VPN、數(shù)據(jù)加密、VoIP、視頻應(yīng)用等，不能滿足現(xiàn)代化的電力信息系統(tǒng)對變電站控制/監(jiān)視系統(tǒng)的最新需求；不兼容IEC61850，不符合電力通訊最新發(fā)展趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種互換性好、接口設(shè)計易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字化變電站管理單元。
本發(fā)明所要進(jìn)一步解決的技術(shù)問題是提供一種能輕松實現(xiàn)不同外部設(shè)備的互聯(lián)互換的數(shù)字化變電站管理單元。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該數(shù)字化變電站管理單元，包括有中央處理子系統(tǒng)、至少一個IO端口子系統(tǒng)和電源子系統(tǒng)；其中IO端口子系統(tǒng)提供有至少一個串行端口，至少一個網(wǎng)絡(luò)端口，至少一個CAN端口，用來與不同外部設(shè)備相連接；電源子系統(tǒng)用來提供整個單元的各路供電；其特征在于所述的各個IO端口子系統(tǒng)均通過以太網(wǎng)總線與中央處理子系統(tǒng)相連。
其中所述的中央處理子系統(tǒng)可以有一個以上。
其中電源子系統(tǒng)可以包括至少二個獨立的電源模塊，并且在其中一個發(fā)生故障時能自動切換至其余的電源模塊。
其中IO端口子系統(tǒng)可以包括有數(shù)據(jù)接收與發(fā)送模塊，與連接至端口的外部設(shè)備進(jìn)行通信；數(shù)據(jù)存儲模塊，存儲從外部設(shè)備中采集的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊，對從外部設(shè)備中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；以及端口自動配置模塊，在與外部設(shè)備通信之前，由該自動配置模塊根據(jù)與選定端口連接的外部設(shè)備種類，在事先保存的設(shè)備數(shù)據(jù)庫中選取相應(yīng)的數(shù)據(jù)對端口進(jìn)行配置。
所述的端口配置包括通信參數(shù)、控制方式和應(yīng)用功能的配置；其中通信參數(shù)包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位；所述的數(shù)據(jù)接收與發(fā)送包括通用的異步網(wǎng)絡(luò)通信和/或CAN總線通信；所述的IO端口子系統(tǒng)還可以提供至少一種以下端口之一或其組合USB端口、VoIP端口、VGA端口、DIO端口、AIO/AC端口；所述的外部設(shè)備可以是以下之一或其組合具有串口的電子設(shè)備，具有網(wǎng)絡(luò)端口的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，具有USB端口的移動硬盤、U盤、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機、多功能一體機，具有CAN總線的CAN通信設(shè)備，具有VoIP端口的網(wǎng)絡(luò)電話，具有VGA端口的視頻設(shè)備，具有DIO端口的一次設(shè)備，具有AIO/AC端口的一次設(shè)備；所述的數(shù)字化變電站管理單元還包括有以下接口之一或其組合對時接口、對時天線接口、電源接口；其中與對時接口相連的外部設(shè)備可以是IRIG-B、1PPS或NTP；與對時天線接口相連的外部設(shè)備可以是GPS時間同步時鐘；所述的數(shù)字化變電站管理單元還可以包括有網(wǎng)絡(luò)路由模塊、IP過濾模塊、實時數(shù)據(jù)庫處理模塊、協(xié)議規(guī)則解析模塊。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由于采用以太網(wǎng)總線架構(gòu)，不但速度快而且互換性好、接口設(shè)計易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，并且結(jié)合特有的對端口的自動配置技術(shù)，從而能輕松實現(xiàn)不同外部設(shè)備的互聯(lián)互換，使其集數(shù)據(jù)采集、SCADA系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)、路由器、防火墻、時鐘對時系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機于一身成為可能。


圖1為本發(fā)明實施例一的應(yīng)用例示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例一的機箱前面板圖。
圖3為本發(fā)明實施例一的機箱后面板圖。
圖4為本發(fā)明實施例一增加DIO擴展板后的面板圖。
圖5為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖6為本發(fā)明實施例一的PCB板分解和安裝圖。
圖7為圖6中主CPU模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖8為圖6中用于IO子系統(tǒng)和VoIP子系統(tǒng)的Cool Module圖。
圖9為圖6中CPU的一個子系統(tǒng)主板原理圖。
圖10為圖6中CPU-T板的原理圖。
圖11為圖6中Ether-T板的原理圖。
圖12為圖6中GPS-T板的原理圖。
圖13為圖6中PS-T板的原理圖。
圖14為圖6中CAN-T板的原理圖。
圖15為圖6中SIO子系統(tǒng)的原理圖。
圖16為圖6中DIO子系統(tǒng)的原理圖。
圖17為圖6中VoIP子系統(tǒng)的原理圖(不應(yīng)用Cool Module)。
圖18為圖6中VoIP子系統(tǒng)的又一種原理圖(應(yīng)用Cool Module)。
圖19為本發(fā)明實施例一的高級軟件數(shù)據(jù)流和控制流程圖。
圖20為本發(fā)明實施例一的IED透明訪問示意圖。
圖21為本發(fā)明實施例一的數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)流程圖。
圖22為本發(fā)明實施例一的規(guī)約轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)流程圖。
圖23為本發(fā)明實施例一的PLC數(shù)據(jù)流程圖。
圖24為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖25為本發(fā)明實施例二的PCB板分解和安裝圖。
圖26為本發(fā)明實施例二的前后面板圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1～23所示，為本發(fā)明的實施例一；圖1顯示了本發(fā)明實施例一的一個應(yīng)用例，其中變電站層包括設(shè)備級BCU、繼電器、RTU等IED設(shè)備；通訊級數(shù)字化變電站管理單元及與之相連的打印機、顯示器、電話機、衛(wèi)星天線、用于本地設(shè)備維護(hù)的計算機；子站級計算機系統(tǒng)；打印機等輸出設(shè)備。
數(shù)字化變電站管理單元與設(shè)備級各電子設(shè)備可以通過基于TCP/IP、串行通訊、CAN總線方式通訊，還可以通過DIO和AIO端子直接向各電子設(shè)備采集和發(fā)送數(shù)字和模擬信號。本發(fā)明通過各端口與其它通訊級的設(shè)備通訊，通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)入子站級層計算機系統(tǒng)。
數(shù)字化變電站管理單元通過TCP/IP和串行通訊與中心站層設(shè)備通訊，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，接受各種指令。
數(shù)字化變電站管理單元的端口分為串口連接支持串行通訊的設(shè)備，如設(shè)備層的BCU、繼電器、RTU等IED設(shè)備；控制中心/保護(hù)管理中心計算機系統(tǒng)；打印機等；維護(hù)口；以串行通訊方式連接計算機，供維護(hù)本專利數(shù)字化變電站管理單元；以太網(wǎng)口連接支持以太網(wǎng)、光纖以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通訊的設(shè)備，如設(shè)備層的BCU、繼電器、RTU等IED設(shè)備；控制中心/保護(hù)管理中心計算機系統(tǒng)；局域網(wǎng)內(nèi)其它計算機系統(tǒng)等；CAN口連接支持CAN總線通訊的設(shè)備USB口連接支持USB通訊的設(shè)備，如打印機、移動硬盤、U盤、鍵盤、鼠標(biāo)等VGA口連接支持VGA的視頻設(shè)備，如顯示器等VoIP口通過電話線連接電話機等音頻設(shè)備，與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其它IP電話進(jìn)行語音通訊。
DIO端子連接至設(shè)備層設(shè)備的數(shù)字信號輸入、控制輸出端子，采集信號和現(xiàn)場設(shè)備控制AIO端子連接至設(shè)備層設(shè)備的模擬信號輸入輸出端子，采集模擬數(shù)據(jù)天線接口連接外部對時設(shè)備的天線端子，如GPS時間同步時鐘，接收對時信號。
IRIG-B/PPS輸入/輸出端子連接外部對時設(shè)備的IRIG-B/PPS輸入/輸出端子，接收外部IRIG-B/PPS信號。
電源接口連接電源輸入端子。
本實施例的前面板上有串口、網(wǎng)口、電源、CPU、VGA、VoIP電話、運行、RST復(fù)位和主機值班信號指示燈，電源開關(guān)*2，維護(hù)口*4，以太網(wǎng)口*2，USB口*2，串口*2，參見圖2。
本實施例的后面板上有VoIP的Phone口*4、串口*48、CAN口*2、USB口*2、以太網(wǎng)口*5、VGA口*2、天線接口*2、IRIG-B/PPS輸入端子*4/輸出端子*12、電源輸入端口*2、以太網(wǎng)指示燈，參見圖3。
本實施例還安裝有DIO擴展板，則前面板增加DIO電源指示燈、維護(hù)口*1；后面板增加DO端子*16、DI端子*18，參見圖4；如果，還安裝有AIO擴展板，則前面板還增加DIO電源指示燈、維護(hù)口。
如圖5所示，本實施例基于以太網(wǎng)總線設(shè)計，由三個子系統(tǒng)共同工作實現(xiàn)各種功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成如下中央處理(CPU)子系統(tǒng)
這是數(shù)字化變電站管理單元的心臟，本實施例為同時安裝有2個CPU子系統(tǒng)的冗余設(shè)計，支持通過通訊端口的通信、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲和管理功能，并且每個CPU子系統(tǒng)均通過以太網(wǎng)系統(tǒng)總線控制IO端口子系統(tǒng)的各個IO端口子系統(tǒng)。
IO端口子系統(tǒng)這是IO擴展部分，包括串口擴展(SIO子系統(tǒng))、二進(jìn)制/數(shù)字IO擴展(DIO子系統(tǒng))、模擬IO擴展(AIO子系統(tǒng))、VoIP子系統(tǒng)及其他的子系統(tǒng)。其中VoIP子系統(tǒng)是特殊的IO擴展系統(tǒng)，用于實現(xiàn)具有IP功能的語音通訊。
電源子系統(tǒng)電源子系統(tǒng)支持具有自動負(fù)荷共享和自動故障切換功能的雙電源模塊，使系統(tǒng)可靠性更高。
本發(fā)明中應(yīng)用系統(tǒng)總線用以支持各子系統(tǒng)間的內(nèi)部連接和每個系統(tǒng)的印刷電路板內(nèi)部連接。為最大化實現(xiàn)系統(tǒng)配置的可行性和可靠性，本實施例的系統(tǒng)總線支持2個主CPU子系統(tǒng)和4個IO子系統(tǒng)；前三個IO子系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)完全一樣，均可接受DIO子系統(tǒng)、SIO子系統(tǒng)和AIO子系統(tǒng)；第四個子系統(tǒng)具有特殊形式要素和電子信號發(fā)送系統(tǒng)以支持VoIP子系統(tǒng)。
如圖6所示，本實施例被設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)組件(模塊)，主CPU模塊、Cool Module等模塊。
如圖7所示，本實施例的主CPU模塊是基于PowerQUICCIITM的CPU設(shè)計的，選用Motorola MPC8270PowerQUICCIITM，主要由3種總線擴展MPC827060x總線用于連接SDRAM、Flash、SRAM和擴展總線；PCI總線用于連接VGA控制器、USB控制器和PCI-104擴展總線連接器；I2C在該總線上，連接RTC(實時時鐘)和EEPROM。也可伸展至擴展連接器供進(jìn)一步擴展。
所有的MPC8270 CPM IO pin(插頭)都伸展到擴展連接器以保持最大的彈性。提供3種擴展插頭EXP160x擴展總線。提供16位數(shù)據(jù)線、20位地址線、芯片選擇線和控制線。
EXP2MPC8270的全部CPM IO pin(插頭)PCI-104120pin PCI-104格式的PCI總線。支持一個外部主PCI和多個備PCI。
如圖8所示，該用于IO子系統(tǒng)和VoIP子系統(tǒng)的Cool Module為基于MCF5282的CPU設(shè)計，MCF5282是廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域Coldfire的微處理器的一個型號。MCF5282具有ColdFire的可變長度的RISC內(nèi)核，置于芯片上的Flash、SRAM、快速以太網(wǎng)控制器和其它外圍設(shè)備。
本實施例的主CPU設(shè)計為基于MPC8270主CPU模塊。除了主CPU模塊提供的端口之外，還有以下的增加
①增加了3個10/100Base-T快速以太網(wǎng)口。這種擴展使得CPU子系統(tǒng)能夠支持6個快速以太網(wǎng)端口，其中2個是100Base-FX或10/100Base-T，4個端口是10/100Base-T。由于需要達(dá)到工業(yè)溫度范圍和CPU總線接口，采用SMSCLAN91C111擴展快速以太網(wǎng)。
②通過采用SMSCLAN91C111增加了另一個10/100Base-T快速以太網(wǎng)口。該端口用于實現(xiàn)雙機通訊。
③增加2個Can總線控制器實現(xiàn)雙CAN。通常有2種方式擴展CAN接口。一種是使用平行總線。Philips SJA-1000就是常用的standalone平行CAN控制器。另一種方式是使用SPI接口實現(xiàn)CAN功能。典型的SPI接口CAN控制器芯片包括MicrochipMCP2510和MCP2515，其中以MCP2515為佳?？紤]主CPU模塊支持高速的SPI總線并且SPI是由MPC8270 CPU的CPM管理的，這樣可以使主CPU模塊從處理傳輸和接收CAN信息的工作中解脫出來。采用2個MCP2515芯片實現(xiàn)雙CAN總線。采用ADiCouple絕緣芯片實現(xiàn)CAN總線絕緣。該芯片基于Analog Davies’s的新技術(shù)，提供2.5kV或5kV絕緣。
④采用一個CPLD協(xié)調(diào)CPU和IO，并輔以實現(xiàn)IRIG-B編碼/解碼功能。雙CPU開關(guān)控制也在這里實現(xiàn)。
通過上述結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)基于主CPU模塊的下述IO功能①實現(xiàn)基于主CPU模塊上3個FCC端口的快速以太網(wǎng)功能。采用Intel LXT971快速以太網(wǎng)PHY，因為它支持10/100Base-T和100Base-FX。
②VGA③采用2個MIC2076雙通道電力分配芯片為4個USB端口供電。其中2個USB端口在前面板，另2個在后面板。
④在SMC1實現(xiàn)維護(hù)口功能。
⑤SMC2口連至后面板總線連接器以連接GPS串口。
⑥采用4個SCC端口實現(xiàn)內(nèi)部總線與IO子系統(tǒng)和VoIP子系統(tǒng)的連接。實現(xiàn)10Base-T以太網(wǎng)口的全部功能，并連至后面板總線連接器。這種實現(xiàn)方式可以最大化實現(xiàn)設(shè)計的可行性，并且也易于擴展設(shè)備的容量。采納這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以支持雙CPU。
本實施例的CPU子系統(tǒng)是由多個PCB板實現(xiàn)的，其中一個PCB板是如圖9所示的CPU板，該板上有連接主CPU模塊的插座。該板安裝至本專利數(shù)字化變電站管理單元的前面板上。
如圖10所示，是一個終端PCB板，安裝至本實施例的后面板上，該板實現(xiàn)2個USB端口、一個VGA端口、3個10/100Base-T快速以太網(wǎng)口(其中兩個可配置為100Base-FX)的功能。
如圖11所示，為本實施例的CPU子系統(tǒng)中Ether-T板，這是一個終端PCB板，安裝至本實施例的后面板上。該板能夠?qū)崿F(xiàn)由SMSCLAN91C111芯片擴展的3個10/100Base-T以太網(wǎng)口的功能。在本實施例中，兩個CPU子系統(tǒng)共有6個快速以太網(wǎng)口，可以通過開關(guān)控制切換至運行中的子系統(tǒng)的3個快速以太網(wǎng)口；當(dāng)然，還可以增加其它類型的Ether-T板來支持其他的實施形態(tài)。如只切換至1個或2個以太網(wǎng)口，而其他的以太網(wǎng)口不打開；還可以增加以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器來支持更多的100Base-FX端口。
如圖12所示，本實施例的CPU子系統(tǒng)中GPS-T板，這是一個多功能終端PCB板，安裝至本實施例的后面板上。該板通過天線連接器支持雙GPS模塊。一個3pin的Phoenix終端連接器連出至form-C格式的雙CPU冗余切換狀態(tài)繼電連接器(relay contact)。一個16pin的Phoenix終端連接器連出至雙機切換繼電連接器(relay contact)，并接受來自本專利數(shù)字化變電站管理單元之外的冗余切換繼電連接器輸入。一個2pin的Phoenix終端連接器用于連接1PPS或IRIG-B信號輸入。
如圖13所示，為本實施例的CPU子系統(tǒng)中的PS-T板，這是一個多功能終端PCB板。該板的主要功能是將電源輸入口與電源連接，此外，還實現(xiàn)頻率測量通道功能，它接受wall電力來源作為輸入信號以測量電力系統(tǒng)頻率。
如圖14所示，本實施例CPU子系統(tǒng)中的CAN-T板，CAN-T板是一個CAN總線終端板，最多支持2個CAN總線切換。為支持雙CPU冗余，第二個CPU子系統(tǒng)前面板上增加了一個開關(guān)鍵。該鍵用來選擇正常運行的CPU子系統(tǒng)。正常情況下，運行中的CPU定期與備用CPU通訊。如果備用CPU未收到TBD時間像心臟跳動似的信號，就切換為主CPU。主CPU模塊的一個擴展的以太網(wǎng)用于支持雙CPU通訊。
如圖15所示，為本實施例中的SIO子系統(tǒng)，SIO子系統(tǒng)基于Cool Module設(shè)計。每個SIO子系統(tǒng)支持16個串口。每個SIO子系統(tǒng)還支持1個CAN總線。每個SIO子系統(tǒng)有兩種PCB板①SIO板板子上有連接Cool Module的插頭。板子安裝在本專利數(shù)字化變電站管理單元的前面板上。16個串口是由常用的SC16C554D 4通道通用異步收發(fā)器(QUART)芯片支持的。
②SIO-T終端板板子安裝在本專利數(shù)字化變電站管理單元的后面板上。每個板子相互絕緣，將8個串口分別以用IRIG信號與8個DB9連接器相連。端口1至端口4支持EIA-232C或EIA-422，可選擇硬件跳線。端口5至端口8支持EIA-232C或EIA-485，可硬件跳線。每個SIO子系統(tǒng)最多可容納2個SIO-T板。SIO-T板還可以將IRIG-B信號分配至DB9連接器。
如圖16所示，為本實施例的DIO子系統(tǒng)，DIO子系統(tǒng)基于Cool Module設(shè)計。支持32至64個光學(xué)絕緣連接輸入和12至24個具有SBO能力的繼電控制輸出。
每個DIO子系統(tǒng)具有3種PCB板①DIO板板子上有連接Cool Module的插頭。板子安裝在本專利數(shù)字化變電站管理單元的前面板上。
②DO-T終端板該板子安裝在本實施例的后面板上，具有12個具有獨立的分合操作繼電器和獨立的執(zhí)行繼電器的控制繼電輸出。繼電控制輸出支持SBO(選擇后執(zhí)行操作)。繼電接觸器在每個繼電器的以form A(正常的開啟)接觸器中安排。
③DI-T終端板該板子安裝在本實施例的后面板上，具有32個光學(xué)絕緣接觸器輸入。
每個DIO子系統(tǒng)支持一個DIO板和2個終端板(DO-T和/或DI-T)。DO-T和DI-T之間可互換。將自動識別DO-T和DI-T的配置。每個DIO子系統(tǒng)有效的DIO容量組合有64DI DIO+2*DI-T32DI、12DODIO+1*DI-T+1*DO-T24DO DIO+2*DO-T考慮到每臺本專利數(shù)字化變電站管理單元最多支持3個DIO系統(tǒng)，則每臺服務(wù)器最多支持72個DO或192個DI。
如圖17所示，為本實施例中不應(yīng)用Cool Module的VoIP子系統(tǒng)圖，該VoIP子系統(tǒng)設(shè)計為基于DSP，支持10/100Base-T連接系統(tǒng)總線接口。為支持雙CPU冗余，使用一個基于繼電器的開關(guān)在這兩條系統(tǒng)總線之間轉(zhuǎn)換。開關(guān)由總線傳來的運行信號控制。
如圖18所示，為本實施例中應(yīng)用Cool Module的VoIP子系統(tǒng)圖，用來實現(xiàn)與主CPU通訊，采用雙端口的RAM作為Cool Module和VoIP DSP系統(tǒng)的接口。在這種方式下，Cool Module負(fù)責(zé)以太網(wǎng)連接和冗余切換。
每個VoIP子系統(tǒng)有2個PCB板DAC板這是主DSP板，安裝在本專利數(shù)字化變電站管理單元的前面板上。
VoIP-T終端板該板支持標(biāo)準(zhǔn)的電話機接口，安裝在本專利數(shù)字化變電站管理單元的后面板上。
圖19顯示了本實施例的高級軟件數(shù)據(jù)流和控制流程。
圖20顯示了本實施例的IED透明訪問流程。
圖21顯示為本實施例的數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)流程。
圖22顯示了本實施例的規(guī)約轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)流程。
圖23顯示了本實施例的PLC數(shù)據(jù)流程。
圖24為本發(fā)明的實施例二，以插卡方式安裝在D20 RTU的Modem槽里，本實施例基于主CPU模塊，采用3個FCC實現(xiàn)快速以太網(wǎng)口功能、4個SCC作為4個串口支持串行通訊、SMC1口支持前面板維護(hù)口、SPI口擴展CAN總線，使用主CPU模塊的其它IO pin作為離散輸入輸出。
本實施例的主CPU模塊是基于PowerQUICCIITM的CPU設(shè)計的，同樣也選用Motorola MPC8270PowerQUICCIITM，主板設(shè)計為基于MPC8270主CPU模塊，并增加了以下I/O①2個Can總線控制器來實現(xiàn)雙CAN。選擇2個MCP2515芯片實現(xiàn)雙Can總線。
為實現(xiàn)Can總線絕緣，選擇AD iCouple絕緣芯片。該芯片基于Analog Davies’s新技術(shù)，提供2.5kV或5kV絕緣。
②基于快速以太網(wǎng)的3個主CPU模塊FCC端口。采用3個Intel LXT971 PHY實現(xiàn)10/100Base-T端口。其中一個連至前面板和后面板，但同一時間只可以使用一個端口。
③SMC1實現(xiàn)維護(hù)口功能。
④采用一個CPLD協(xié)調(diào)CPU和IO并實現(xiàn)IRIG-B編碼/解碼功能。
采用4個SCC端口實現(xiàn)4個串口功能。
本實施例除了主CPU模塊和基礎(chǔ)PCB板，為了將所有的信號傳遞到后面板，采用一個單獨接口PCB板，該接口板置于后面板主板的上方，在這個板上，安裝2個DB15連接器連至串行端口和CAN總線端口，參見圖25。
本實施例的前面板上有LED狀態(tài)指示燈、一個維護(hù)口和一個10/100Base-T以太網(wǎng)口用于下載編碼，后面板有3個以太網(wǎng)口、串口、IRIG-B/1PPS端子等，參見圖26。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字化變電站管理單元，包括有中央處理子系統(tǒng)、至少一個IO端口子系統(tǒng)和電源子系統(tǒng)；其中IO端口子系統(tǒng)提供有至少一個串行端口，至少一個網(wǎng)絡(luò)端口，至少一個CAN端口，用來與不同外部設(shè)備相連接；電源子系統(tǒng)用來提供整個單元的各路供電；其特征在于所述的各個IO端口子系統(tǒng)均通過以太網(wǎng)總線與中央處理子系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于所述的中央處理子系統(tǒng)至少有二個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于所述的電源子系統(tǒng)包括至少二個獨立的電源模塊，并且在其中一個發(fā)生故障時能自動切換至其余的電源模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于所述的IO端口子系統(tǒng)包括有數(shù)據(jù)接收與發(fā)送模塊，與連接至端口的外部設(shè)備進(jìn)行通信；數(shù)據(jù)存儲模塊，存儲從外部設(shè)備中采集的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊，對從外部設(shè)備中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；以及端口自動配置模塊，在與外部設(shè)備通信之前，由該自動配置模塊根據(jù)與選定端口連接的外部設(shè)備種類，在事先保存的設(shè)備數(shù)據(jù)庫中選取相應(yīng)的數(shù)據(jù)對端口進(jìn)行配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于所述的端口配置包括通信參數(shù)、控制方式和應(yīng)用功能的配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于所述的通信參數(shù)包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于所述的數(shù)據(jù)接收與發(fā)送包括通用的異步網(wǎng)絡(luò)通信和/或CAN總線通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于所述的IO端口子系統(tǒng)還提供有至少一種以下端口之一或其組合USB端口、VoIP端口、VGA端口、DIO端口、AIO/AC端口。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于所述的外部設(shè)備是以下之一或其組合具有串口的電子設(shè)備，具有網(wǎng)絡(luò)端口的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，具有USB端口的移動硬盤、U盤、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機、多功能一體機，具有CAN總線的CAN通信設(shè)備，具有VoIP端口的網(wǎng)絡(luò)電話，具有VGA端口的視頻設(shè)備，具有DIO端口的一次設(shè)備，具有AIO/AC端口的一次設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于還包括有對時接口，與該對時接口相連的外部設(shè)備可以是以下之一或其組合IRIG-B、1PPS或NTP。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于還包括有對時天線接口。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于還包括有網(wǎng)絡(luò)路由模塊和/或IP過濾模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于還包括有實時數(shù)據(jù)庫處理模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站管理單元，其特征在于還包括有協(xié)議規(guī)則解析模塊。
全文摘要
一種數(shù)字化變電站管理單元，包括有中央處理子系統(tǒng)、至少一個IO端口子系統(tǒng)和電源子系統(tǒng)；其中IO端口子系統(tǒng)提供有至少一個串行端口，至少一個網(wǎng)絡(luò)端口，至少一個CAN端口，用來與不同外部設(shè)備相連接；電源子系統(tǒng)用來提供整個單元的各路供電；其特征在于所述的各個IO端口子系統(tǒng)均通過以太網(wǎng)總線與中央處理子系統(tǒng)相連。本發(fā)明由于采用以太網(wǎng)總線架構(gòu)，不但速度快而且互換性好、接口設(shè)計易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，并且結(jié)合特有的對端口的自動配置技術(shù)，從而能輕松實現(xiàn)不同外部設(shè)備的互聯(lián)互換，使其集數(shù)據(jù)采集、SCADA系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)、路由器、防火墻、時鐘對時系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機于一身成為可能。
文檔編號G06F15/163GK1992467SQ200510112380
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者梁俊, 黃兵 申請人:上?？婶斚到y(tǒng)軟件有限公司