能实现变电站设备互联和互操作的信息集成服务器制造技术

能实现变电站设备互联和互操作的信息集成服务器由核心处理模块（１）、以太网通信接口模块（２）、ＣＡＮ总线通信接口模块（３）、串行通信接口模块（４）和开关量输入输出模块（５）组成；其中，核心处理模块（１）由处理器ＡＴ９１ＲＭ９２００（１１）、同步动态随机存取存储器（１２）、并行闪存（１３）、ＮＡＮＤ闪存（１４）、电可擦写可编程只读存储器ＡＴ２４Ｃ５１２（１５）和实时时钟（１６）、看门狗定时器（１７）、复杂可编程逻辑器件ＸＣ９５１４４（１８）和外围辅助电路共同构成一个基本的嵌入式系统；采用统一的网络和规约体系，研制高性能、高开放性、高可靠性以及低成本的嵌入式变电站信息集成服务器，实现不同厂商设备的互联和互操作，为信息集成、共享和进行综合处理提供数据服务平台。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Information integration server capable of realizing interconnection and interoperation of substation equipment

To achieve the interconnection of substation equipment and information integration server interoperability from the core processing module (1), Ethernet communication interface module (2), CAN bus communication interface module (3), serial communication interface module (4) and switch input and output module (5); among them, the core processing module (1) by the AT91RM9200 processor (11), synchronous dynamic random access memory (12), (13, NAND) parallel flash memory (14), electrically erasable programmable read-only memory AT24C512 (15) and (16) real-time clock, watchdog timer (17) and complex programmable logic device XC95144 (18) and assistant the circuit consists of a basic embedded system using a unified network; And the statute system, to develop high performance, high openness, high reliability and low cost embedded substation information integration server, realize the interconnection and interoperability of equipment from different manufacturers, for information integration, sharing and comprehensive treatment to provide data service platform.

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种实现变电站信息集成的通用硬件平台和数据服务平台，属 于电力系统变电站自动化

技术介绍
变电站内不同厂家的各种智能设备，比如保护装置、智能电度表、集中电度 采集器、直流屏、消弧线圈控制装置、小电流接地选线装置、绝缘检测装置、独 立的VQC装置、故障录波器等都要连到监控、远动等信息处理主站。这些设备由 于生产年代和技术水平各不相同，各生产厂家各自执行自己的通信模式，造成不 同厂家设备之间通信连接困难，特别在低电压等级变电站和老站改造中，这种情 况更为普遍。通信是变电站自动化系统的关键。变电站自动化系统的通信包括现场智能电 子设备(Intelligent Electronic Device,正D)之间的通信、现场智能电子设备与站级 监控系统的通信，以及现场智能电子设备和远方调度的通信。目前我国变电站自 动化系统采用的通信网络种类繁多，应用规约各异，例如站端到远方调度就有 正C60870-5-101、 CDT、 SC-1801、 u4F、 DNP3.0等规约。变电站自动化系统通信 网络和数据传输规约不统一，造成各厂商间产品难以互联和互操作，由此带来大 量规约转换和调试工作量，给运行维护带来不便，并给系统的可靠运行留下隐患。因此，能高效、经济、方便地进行各个层面(包括间隔层和站控层、站控层和 调度端)的通信协议转换，能适应现存的各种通信介质(包括同步/异步的 RS-232/RS485/RS422串口、 CAN总线以及TCP/IP网络等)，能满足高速实时性 能要求，且方便工程实施和调试的变电站信息集成服务器就成了各厂家变电站自 动化系统的核心组成部分之一，其性能的优劣和使用的方便性和普适性决定着整 套自动化系统的技术水准和市场认同度。同时，对于用户来讲，开放的系统、灵活的配置将有利于利用已有的软硬件 资源，节省投资和长期使用系统的方便，因此变电站信息集成服务器的开放性、灵活性及可扩展性方面的考虑就显得非常重要；再者，由于变电站自动化系统远 方终端数据非常庞大，在满足可靠性的基础上如何降低造价，形成最合理的配置， 也是非常重要的问题。
技术实现思路
技术问题本技术^目的是合理规划嵌入式系统有限的硬件资源，基于 强实时性的嵌入式操作系统，采用统一的网络和规约体系，研制高性能、高开放 性、高可靠性以及低成本的能实现变电站设备互联和互操作的信息集成服务器， 实现不同厂商设备的互联和互操作，为信息集成、共享和进行综合处理提供数据 服务平台。技术方案嵌入式变电站信息集成服务器负责收集变电站内部各继电保护、 测控装置的运行信息，上传到远方控制中心，同时下发控制命令到保护、测控装 置，实现与控制中心的信息远传与交互。在厂站建立变电站信息集成服务器的目 标是建立变电站统一的信息采集与数据服务平台，为有关专业服务。本技术的嵌入式变电站信息集成服务器由核心处理模块、以太网通信接口模 块、CAN总线通信接口模块、串行通信接口模块和开关量输入输出模块组成；其中， 核心处理模块由处理器AT91RM9200、同步动态随机存取存储器、并行闪存、NAND 闪存、电可擦写可编程只读存储器AT24C512和实时时钟、看门狗定时器、复杂可 编程逻辑器件XC95144和外围辅助电路共同构成一个基本的嵌入式系统；处理器 AT91RM9200的调试串口端DBGU、串口 0端USARTO、串口 1端USART1 、串口 2端USART2、串口 3端USART3分别与串行通信接口模块相接，处理器AT91RM9200 的以太网控制器端EMAC、数据线端DB 31: O与以太网通信接口模块相接，处理 器AT91RM9200的数据线端DB 7: 0接CAN总线通信接口模块，处理器 AT91RM9200的复杂可编程逻辑器件XC95144与开关量输入输出模块相接。由于目前电力系统通信规约不统一、通信介质复杂多样的现状，本专利技术所述 的变电站信息集成服务器的功能表现为通信接口转换、规约转换和数据转发。嵌 入式变电站信息集成服务器的内部与外部信息交互结构如附图1所示。嵌入式变电站信息集成服务器内部功能划分为2层。第1层为数据采集层， 主要实现对现场正D的通信与数据采集、协议转换，构建装置内部的实时数据库， 同时对经过软硬件设置的安全通道下发的正D控制命令进行操作；第2层为数据服务层，响应远方控制中心的数据服务请求，分类检索实时数据库中的大量数据， 实现标准化的数据通信服务，同时对经过软硬件设置的安全通道下发的直接正D 命令进行特殊服务。嵌入式变电站信息集成服务器是一种厂站级的系统，它的基本功能是(1) 提供丰富的正D接入的通信接口。这些接口包括各类型串口 (RS-232/RS422，RS-485)、各类现场总线(例如CAN，LonWorks)接口，以及以太网接 口(10/100Mbps)。为了实现对过程层设备的直接控制，还应提供一定数量的开关量 接口。(2) 通信规约转换和数据转发。向下兼容目前的正D常用通信协议，向上支 持CDT、正C60870-5-101/104等标准远动规约。同时，支持授权的远方操作、控 制和整定。(3) 大量的数据存储，并提供数据服务很明显，这样的装置应具有大量的通信接口处理能力、实时多任务处理能力、 实时数据处理能力和存储管理与数据服务能力。综合国内外研究方案，考虑到变 电站自动化系统高可靠性、高实时性以及低成本的要求，本专利技术以专门为工控场 合设计32位RISC微处理器ARM (Advanced RISC Machine) AT91RM9200为基 本硬件平台，基于嵌入式实时操作系统VxWorks开发实时多任务应用软件。从硬件角度看，嵌入式变电站信息集成服务器主要起通信接口转换，以及提 供对过程层设备直接操作的接口。按模块化方法设计，嵌入式变电站信息集成服 务器硬件平台主要包括以下模块AT91RM9200核心处理模块、以太网通信接口 模块、CAN总线通信接口模块、串行通信接口模块和开关量输入输出模块，如附 图2所示。两路以太网和两路RS-232串行通信接口构成上行通道，通过HUB或 者Modem与调度主站相连，实现与远方调度通信；四路CAN总线接口构成下行 通道，实现与间隔层保护、测控设备通信； 一路RS-485串行通信接口用于双机互 连,构成主备双通信服务器系统,另一路RS485串行接口用于接收GPS对时信号， 一路3线制串口作为现场调试通道；多路开入开出通道，直接对过程层设备进行 操作。从软件角度看，嵌入式变电站信息集成服务器主要起通信规约转换和数据转 发作用，将现场数据集中后转发给调度主站，并构建装置内部的实时数据库，支 持一定深度的数据回溯。同时，支持授权的远方操作、控制和整定，支持现场配置功能。嵌入式变电站信息集成服务器的实时多任务应用软件设计以嵌入式实时 操作系统VxWorks为支撑环境，按"功能独立"的模块化基本原则设计，主要包括 下列模块系统初始化模块、系统配置模块、下行通道数据请求和处理模块、上 行通道数据处理模块、数据库管理模块等，如附图3所示。其中下行通道数据请 求和处理模块，及上行通道数据处理模块内封装了中断和中断所驱动的任务。有益效果本技术通过合理规划硬件资源，研制了高性能、高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能实现变电站设备互联和互操作的信息集成服务器，其特征在于该变电站信息集成服务器由核心处理模块（１）、以太网通信接口模块（２）、ＣＡＮ总线通信接口模块（３）、串行通信接口模块（４）和开关量输入输出模块（５）组成；其中，核心处理模块（１）由处理器ＡＴ９１ＲＭ９２００（１１）、同步动态随机存取存储器（１２）、并行闪存（１３）、ＮＡＮＤ闪存（１４）、电可擦写可编程只读存储器ＡＴ２４Ｃ５１２（１５）和实时时钟（１６）、看门狗定时器（１７）、复杂可编程逻辑器件ＸＣ９５１４４（１８）和外围辅助电路共同构成一个基本的嵌入式系统；处理器ＡＴ９１ＲＭ９２００（１１）的调试串口端ＤＢＧＵ、串口０端ＵＳＡＲＴ０、串口１端ＵＳＡＲＴ１、串口２端ＵＳＡＲＴ２、串口３端ＵＳＡＲＴ３分别与串行通信接口模块（４）相接，处理器ＡＴ９１ＲＭ９２００（１１）的以太网控制器端ＥＭＡＣ、数据线端ＤＢ３１：０与以太网通信接口模块（２）相接，处理器ＡＴ９１ＲＭ９２００（１１）的数据线端ＤＢ７：０接ＣＡＮ总线通信接口模块（３），处理器ＡＴ９１ＲＭ９２００（１１）的复杂可编程逻辑器件ＸＣ９５１４４（１８）与开关量输入输出模块（５）相接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴在军，窦晓波，胡敏强，杜炎森，秦申蓓，徐科，杨晓静，张如瑶，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]