数字化变电站管理单元制造技术

一种数字化变电站管理单元，包括有中央处理子系统、至少一个ＩＯ端口子系统和电源子系统；其中ＩＯ端口子系统提供有至少一个串行端口，至少一个网络端口，至少一个ＣＡＮ端口，用来与不同外部设备相连接；电源子系统用来提供整个单元的各路供电；其特征在于所述的各个ＩＯ端口子系统均通过以太网总线与中央处理子系统相连。本发明专利技术由于采用以太网总线架构，不但速度快而且互换性好、接口设计易于实现标准化，并且结合特有的对端口的自动配置技术，从而能轻松实现不同外部设备的互联互换，使其集数据采集、ＳＣＡＤＡ系统、网关、路由器、防火墙、时钟对时系统、网络交换机于一身成为可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变电站管理单元，特别是一种数字化变电站管理单元，它在电网控制、输变电自动化系统中具有数据交换处理和继电保护管理功能。
技术介绍
随着电力需求增大，电力系统的规模越来越大、越来越复杂化。近年来，随着电力自动化系统的广泛应用和信息技术的发展，电力系统对新技术的应用不断提出新的要求。特别是在电网控制和输变电自动化领域中，集电力控制、通讯、电子和工业IT技术为一体的最新应用成为技术应用的前沿课题。 当前，绝大多数电网控制和输变电自动化领域中的通讯处理器或服务器产品都是基于微处理器的数字产品，它们支持基于串行、CAN、以太网的通讯方式，能够执行控制命令、向与之相连的智能电子设备采集、发送数据，实现管理和控制功能。 但是，该类产品一般都是基于PCI总线、Campact PCI总线的，弊端是速度低、互换性差、接口设计困难、无法实现标准化、稳定性差等；特别是随着应用需求的不断提高，这些产品硬件的不足逐渐显现支持的通讯端口种类、数量和网速有限，不能满足当前系统对基于网络设计的、多以太网/串行端口、结合多个标准的、优先的规约、易于处理变电站集成任务的需求；CPU速度和存储能力有限，不能满足现代化的变电站集成对大量实时数据和历史数据的采集、处理和存储需求；不支持或支持有限的网络管理功能，如VPN、数据加密、VoIP、视频应用等，不能满足现代化的电力信息系统对变电站控制/监视系统的最新需求；不兼容IEC61850，不符合电力通讯最新发展趋势。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种互换性好、接口设计易于实现标准化的数字化变电站管理单元。 本专利技术所要进一步解决的技术问题是提供一种能轻松实现不同外部设备的互联互换的数字化变电站管理单元。 本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为该数字化变电站管理单元，包括有中央处理子系统、至少一个IO端口子系统和电源子系统；其中IO端口子系统提供有至少一个串行端口，至少一个网络端口，至少一个CAN端口，用来与不同外部设备相连接；电源子系统用来提供整个单元的各路供电；其特征在于所述的各个IO端口子系统均通过以太网总线与中央处理子系统相连。 其中所述的中央处理子系统可以有一个以上。 其中电源子系统可以包括至少二个独立的电源模块，并且在其中一个发生故障时能自动切换至其余的电源模块。 其中IO端口子系统可以包括有数据接收与发送模块，与连接至端口的外部设备进行通信；数据存储模块，存储从外部设备中采集的数据；数据处理模块，对从外部设备中采集的数据进行处理；以及端口自动配置模块，在与外部设备通信之前，由该自动配置模块根据与选定端口连接的外部设备种类，在事先保存的设备数据库中选取相应的数据对端口进行配置。 所述的端口配置包括通信参数、控制方式和应用功能的配置；其中通信参数包括波特率、数据位、停止位、校验位；所述的数据接收与发送包括通用的异步网络通信和/或CAN总线通信；所述的IO端口子系统还可以提供至少一种以下端口之一或其组合USB端口、VoIP端口、VGA端口、DIO端口、AIO/AC端口；所述的外部设备可以是以下之一或其组合具有串口的电子设备，具有网络端口的网络通信设备，具有USB端口的移动硬盘、U盘、键盘、鼠标、打印机、多功能一体机，具有CAN总线的CAN通信设备，具有VoIP端口的网络电话，具有VGA端口的视频设备，具有DIO端口的一次设备，具有AIO/AC端口的一次设备；所述的数字化变电站管理单元还包括有以下接口之一或其组合对时接口、对时天线接口、电源接口；其中与对时接口相连的外部设备可以是IRIG-B、1PPS或NTP；与对时天线接口相连的外部设备可以是GPS时间同步时钟；所述的数字化变电站管理单元还可以包括有网络路由模块、IP过滤模块、实时数据库处理模块、协议规则解析模块。 与现有技术相比，本专利技术由于采用以太网总线架构，不但速度快而且互换性好、接口设计易于实现标准化，并且结合特有的对端口的自动配置技术，从而能轻松实现不同外部设备的互联互换，使其集数据采集、SCADA系统、网关、路由器、防火墙、时钟对时系统、网络交换机于一身成为可能。附图说明图1为本专利技术实施例一的应用例示意图。 图2为本专利技术实施例一的机箱前面板图。 图3为本专利技术实施例一的机箱后面板图。 图4为本专利技术实施例一增加DIO扩展板后的面板图。 图5为本专利技术实施例一的结构原理框图。 图6为本专利技术实施例一的PCB板分解和安装图。 图7为图6中主CPU模块结构图。 图8为图6中用于IO子系统和VoIP子系统的Cool Module图。 图9为图6中CPU的一个子系统主板原理图。 图10为图6中CPU-T板的原理图。 图11为图6中Ether-T板的原理图。 图12为图6中GPS-T板的原理图。 图13为图6中PS-T板的原理图。 图14为图6中CAN-T板的原理图。 图15为图6中SIO子系统的原理图。 图16为图6中DIO子系统的原理图。 图17为图6中VoIP子系统的原理图(不应用Cool Module)。 图18为图6中VoIP子系统的又一种原理图(应用Cool Module)。 图19为本专利技术实施例一的高级软件数据流和控制流程图。 图20为本专利技术实施例一的IED透明访问示意图。 图21为本专利技术实施例一的数据集中数据流程图。 图22为本专利技术实施例一的规约转换数据流程图。 图23为本专利技术实施例一的PLC数据流程图。 图24为本专利技术实施例二的结构原理框图。 图25为本专利技术实施例二的PCB板分解和安装图。 图26为本专利技术实施例二的前后面板图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。 如图1～23所示，为本专利技术的实施例一；图1显示了本专利技术实施例一的一个应用例，其中变电站层包括设备级BCU、继电器、RTU等IED设备；通讯级数字化变电站管理单元及与之相连的打印机、显示器、电话机、卫星天线、用于本地设备维护的计算机；子站级计算机系统；打印机等输出设备。 数字化变电站管理单元与设备级各电子设备可以通过基于TCP/IP、串行通讯、CAN总线方式通讯，还可以通过DIO和AIO端子直接向各电子设备采集和发送数字和模拟信号。本专利技术通过各端口与其它通讯级的设备通讯，通过网络联入子站级层计算机系统。 数字化变电站管理单元通过TCP/IP和串行通讯与中心站层设备通讯，转发数据，接受各种指令。 数字化变电站管理单元的端口分为串口连接支持串行通讯的设备，如设备层的BCU、继电器、RTU等IED设备；控制中心/保护管理中心计算机系统；打印机等；维护口；以串行通讯方式连接计算机，供维护本专利数字化变电站管理单元；以太网口连接支持以太网、光纤以太网网络通讯的设备，如设备层的BCU、继电器、RTU等IED设备；控制中心/保护管理中心计算机系统；局域网内其它计算机系统等；CAN口连接支持CAN总线通讯的设备USB口连接支持USB通讯的设备，如打印机、移动硬盘、U盘、键盘、鼠标等VGA口连接支持VGA的视频设备，如显示器等VoIP口通过电话线连接电话机等音频设备，与网络内其它IP电话进行语音通讯。 DIO端子连接至设备层设备的数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化变电站管理单元，包括有中央处理子系统、至少一个ＩＯ端口子系统和电源子系统；其中ＩＯ端口子系统提供有至少一个串行端口，至少一个网络端口，至少一个ＣＡＮ端口，用来与不同外部设备相连接；电源子系统用来提供整个单元的各路供电；其特征在于所述的各个ＩＯ端口子系统均通过以太网总线与中央处理子系统相连。

【技术特征摘要】
1.一种数字化变电站管理单元，包括有中央处理子系统、至少一个IO端口子系统和电源子系统；其中IO端口子系统提供有至少一个串行端口，至少一个网络端口，至少一个CAN端口，用来与不同外部设备相连接；电源子系统用来提供整个单元的各路供电；其特征在于所述的各个IO端口子系统均通过以太网总线与中央处理子系统相连。2.根据权利要求1所述的数字化变电站管理单元，其特征在于所述的中央处理子系统至少有二个。3.根据权利要求1所述的数字化变电站管理单元，其特征在于所述的电源子系统包括至少二个独立的电源模块，并且在其中一个发生故障时能自动切换至其余的电源模块。4.根据权利要求1所述的数字化变电站管理单元，其特征在于所述的IO端口子系统包括有数据接收与发送模块，与连接至端口的外部设备进行通信；数据存储模块，存储从外部设备中采集的数据；数据处理模块，对从外部设备中采集的数据进行处理；以及端口自动配置模块，在与外部设备通信之前，由该自动配置模块根据与选定端口连接的外部设备种类，在事先保存的设备数据库中选取相应的数据对端口进行配置。5.根据权利要求4所述的数字化变电站管理单元，其特征在于所述的端口配置包括通信参数、控制方式和应用功能的配置。6.根据权利要求5所述的数字化变电站管理单元，其特征在于所述的通信参数包括波特率、数据位、停止位、校验位。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁俊，黄兵，
申请(专利权)人：上海可鲁系统软件有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]