一种数字化变电站的电力服务器制造技术

本发明专利技术公开了一种数字化变电站的电力服务器，包括：处理器，FPGA和内嵌交换机模块；所述处理器包括第一CPU和第二CPU；所述第一CPU通过所述FPGA连接所述过程层设备，用于实现对所述过程层设备和所述过程层设备连接的一次设备的保护、测量与控制；所述第一CPU和所述第二CPU通过以太网连接，所述第二CPU通过所述内嵌交换机模块连接站控层设备和间隔层设备；所述第一CPU包括保护模块和测控模块，所述第二CPU包括：远动模块和保信模块。本发明专利技术提供的电力服务器通过双CPU的处理器集成了保护、测控、远动和保信等功能模块，较大幅度减少了二次设备的数量，并通过内嵌交换机进一步简化系统架构，各模块之间通过以太网接口物理连接，提高了数据通信的可靠性和传输速度。

A Power Server for Digital Substation

The invention discloses a power server for a digital substation, which comprises a processor, a FPGA and an embedded switch module; the processor comprises a first CPU and a second CPU; the first CPU connects the process layer device through the FPGA to realize the protection, measurement and control of the primary device connected to the process layer device and the process layer device; and the first CPU comprises a first CPU and a second CPU. The second CPU connects with the second CPU through the ethernet, and the second CPU connects the station control layer device and the spacer device through the embedded switch module. The first CPU includes a protection module and a measurement and control module, and the second CPU includes a telecontrol module and a communication module. The power server provided by the invention integrates protection, measurement and control, telecontrol and assurance functional modules through a dual CPU processor, greatly reduces the number of secondary devices, further simplifies the system architecture through an embedded switch, and physically connects each module through an Ethernet interface, thus improving the reliability and transmission speed of data communication.

【技术实现步骤摘要】
一种数字化变电站的电力服务器
本专利技术涉及数字化变电站领域，尤其涉及一种数字化变电站的电力服务器。
技术介绍
智能化变电站是以变电站的一、二次设备为智能化对象，以高速网络通信平台为基础，通过对智能化信息进行标准化，实现信息共享和互操作，并以网络数据为基础,实现测量监视、控制保护、信息管理等自动化功能的变电站。现有110kV及以下数字化变电站中二次设备架构图如图1所示，110kV保护测控装置、主变保护装置、备用电源自动投入装置及10/35kV保护测控装置等间隔层装置以MMS报文的形式经交换机完成与远动机、后台系统的信息交互，完成遥信遥测数据的上送以及遥控跳闸等控制命令的下发等功能。在上述现有方案中，保护装置按功能进行划分，一种保护功能即对应着一台保护装置，测控装置按间隔划分，多个间隔对应多个测控装置，这将导致变电站中保护、测控等二次设备数量众多，交换机需要更多的物理网口用于间隔层设备与后台系统、远动机等设备的通讯，整个架构布线复杂繁琐。与此同时，就硬件平台而言，现有智能化变电站内保护装置和测控装置大多采用基于分布式多处理器和模块化硬件架构的硬件平台，多CPU/DSP板卡通过板间高速串行总线实现数据交互，CPU间数据通讯速度有待提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种数字化变电站的电力服务器，能够减少数字化变电站中二次设备的数量，精简架构布线，提升通信速度。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种数字化变电站的电力服务器，过程层设备与一次设备连接，包括：处理器，FPGA和内嵌交换机模块；所述处理器包括第一CPU和第二CPU；所述第一CPU通过所述FPGA连接所述过程层设备，用于实现对所述过程层设备和所述过程层设备连接的一次设备的保护、测量与控制；所述第一CPU和所述第二CPU通过以太网连接，所述第二CPU通过所述内嵌交换机模块连接站控层设备和间隔层设备；所述第一CPU包括保护模块和测控模块，所述第二CPU包括：远动模块和保信模块。其中，所述远动模块用于对所述第一CPU以及间隔层设备进行数据采集及控制，并将采集到的数据发送到站控层设备；所述保信模块通过共享内存方式从所述远动模块获取数据，用于与保信主站通讯，实现保信子站功能。其中，所述第一CPU还包括服务器功能模块，用于汇总所述第一CPU中保护模块和测控模块的数据；所述第二CPU的远动模块还包括客户端功能模块，通过所述第一CPU和第二CPU之间的以太网与所述服务器功能模块通信连接。其中，所述内嵌交换机模块通过千兆以太网与所述第二CPU连接。进一步的，所述第一CPU还包括第一GPS时钟模块，所述第一GPS时钟模块与外部GPS时钟源通信，用于将所述第一CPU的时钟与GPS时钟源进行时钟同步。所述第一CPU通过以太网将时钟同步到所述第二CPU。或者，所述第二CPU还包括第二GPS时钟模块，所述第二GPS时钟模块与外部GPS时钟源通信，用于将所述第二CPU的时钟与GPS时钟源进行时钟同步。其中，所述第一CPU和所述第二CPU分别包括网络接口。进一步的，所述FPGA通过所述内嵌交换机模块与网络分析模块连接，用于通过所述内嵌交换机模块将过程层设备的报文转发到网络分析装置。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的电力服务器通过双CPU的处理器集成了保护、测控、远动和保信等功能模块，较大幅度减少了二次设备的数量，并通过内嵌交换机进一步简化系统架构，各模块之间通过以太网接口物理连接，提高了数据通信的可靠性和传输速度。附图说明图1是现有技术中数字化变电站的二次设备架构图。图2是本专利技术实施例提供的电力服务器的结构示意图。图3是现有技术中数字化变电站的GPS对时方式示意图。图4是本专利技术实施例提供的电力服务器的第一种GPS对时方式示意图。图5是本专利技术实施例提供的电力服务器的第二种GPS对时方式示意图。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本实施例提供一种数字化变电站的电力服务器，适用于110kV及以下的变电站。该数字化变电站包括过程层设备、站控层设备和间隔层设备，过程层设备与一次设备连接，过程层设备包括合并单元和智能终端，或者为合智一体设备。图2是本专利技术实施例提供的电力服务器的结构示意图。如图2所示，该电力服务器包括：处理器，FPGA30和内嵌交换机模块40。所述处理器包括第一CPU10和第二CPU20。其中，所述第一CPU10和所述第二CPU20分别包括网络接口。本实施例中，处理器选用QorIQT1040四核通信处理器，可提供网络和通信所需的高性能数据通路加速架构(DPAA)和网络外设接口。T1040为集成了千兆以太网交换机的64位嵌入式处理器，T系列处理器适用于混合控制和数据平台应用，如固定路由器、交换机、嵌入式接入设备、防火墙和其他数据包过滤应用，以及通用嵌入式计算。它具备较高的集成度，可提供卓越的性能优势，简化硬件和软件设计。所述第一CPU10包括保护模块101和测控模块102，保护模块101包括主变保护模块和备自投模块。所述第一CPU10通过所述FPGA30连接所述过程层设备，用于实现对所述过程层设备和所述过程层设备连接的一次设备的保护、测量与控制。本实施例选用大容量的FPGA(Field-ProgrammableGateArray，即现场可编程门阵列)，优选为AlteraCycloneIVGXFPGA器件，适用于通讯、数字信号处理和工业控制领域。进一步的，所述FPGA30通过所述内嵌交换机模块40与网络分析模块连接，用于通过所述内嵌交换机模块将过程层设备的报文转发到网络分析装置。在现有技术方案中的保护装置、测控装置都是孤立的单元，分别与交换机建立物理链接，本实施例中，这些常规数字化变电站中的保护测控装置以功能模块的形式，集成在电力服务器的第一CPU10中，优化了数字化变电站设计方案，减少了二次设备的数量。所述第一CPU10和所述第二CPU20通过以太网连接，利用各自携带的网络接口，通过物理连接实现以太网通信，所述第二CPU20通过该网络接口与所述内嵌交换机模块40物理连接，通过千兆以太网连接到站控层设备和间隔层设备。所述第二CPU20包括远动模块201和保信模块202。其中，所述远动模块201用于对所述第一CPU10以及间隔层设备进行数据采集及控制，并将采集到的数据发送到站控层设备；所述保信模块202通过共享内存方式从所述远动模块201获取数据，用于与保信主站通讯，实现保信子站功能。所述内嵌交换机模块40为高性能工业以太网交换机，用于实现电力服务器与站控层设备之间的数据交换、实现外部的保护测控装置与第二CPU20中远动模块201、保信模块202的数据交换，以及变电站中站控层设备之间的数据交换。其中，所述第一CPU10还包括服务器功能模块104，用于汇总所述第一CPU10中保护模块101和测控模块102的数据；与现有技术相比，所述第一CPU10将所有保护模块101和测控模块102的多个服务器模块合成了唯一的服务器功能模块。所述第二CPU20的远动模块201还包括客户端功能模块204，通过所述第一CPU10和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字化变电站的电力服务器，其特征在于，包括：处理器，FPGA和内嵌交换机模块；所述处理器包括第一CPU和第二CPU；所述第一CPU通过所述FPGA连接过程层设备，用于实现对所述过程层设备和所述过程层设备连接的一次设备的保护、测量与控制；所述第一CPU和所述第二CPU通过以太网连接，所述第二CPU通过所述内嵌交换机模块连接站控层设备和间隔层设备；所述第一CPU包括保护模块和测控模块，所述第二CPU包括：远动模块和保信模块。

【技术特征摘要】
1.一种数字化变电站的电力服务器，其特征在于，包括：处理器，FPGA和内嵌交换机模块；所述处理器包括第一CPU和第二CPU；所述第一CPU通过所述FPGA连接过程层设备，用于实现对所述过程层设备和所述过程层设备连接的一次设备的保护、测量与控制；所述第一CPU和所述第二CPU通过以太网连接，所述第二CPU通过所述内嵌交换机模块连接站控层设备和间隔层设备；所述第一CPU包括保护模块和测控模块，所述第二CPU包括：远动模块和保信模块。2.根据权利要求1所述的电力服务器，其特征在于：所述远动模块用于对所述第一CPU以及间隔层设备进行数据采集及控制，并将采集到的数据发送到站控层设备；所述保信模块通过共享内存方式从所述远动模块获取数据，用于与保信主站通讯，实现保信子站功能。3.根据权利要求2所述电力服务器，其特征在于：所述第一CPU还包括服务器功能模块，用于汇总所述第一CPU中保护模块和测控模块的数据；所述第二CPU的远动模块还包括客户端功能模块，通过所述第一CPU和第二CPU之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，唐静，赵舒畅，
申请(专利权)人：南京电研电力自动化股份有限公司，北京东土科技股份有限公司，南京爱睦能源自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32