CN101216703A - 基于组件式cpu设计的分散式监录***架构 - Google Patents
基于组件式cpu设计的分散式监录***架构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101216703A CN101216703A CNA2008100193297A CN200810019329A CN101216703A CN 101216703 A CN101216703 A CN 101216703A CN A2008100193297 A CNA2008100193297 A CN A2008100193297A CN 200810019329 A CN200810019329 A CN 200810019329A CN 101216703 A CN101216703 A CN 101216703A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data acquisition
- control unit
- acquisition control
- data
- starting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Small-Scale Networks (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于组件式CPU设计的分散式监录***架构。该架构在设计时采用分散式结构，标准模块化设计，以以太网络为核心，构成多CPU并行工作的整体。本发明采用内部统一脉冲信号来实现多CPU之间的同步采样和时间同步，同时采用循环起动方式来实现多CPU在故障时的协调起动，采用数据分散二级存储机制来确保连续故障时的数据不丢失，采用基于以太网交换机的点对点通信机制来确保监录数据的高速传输。该架构充分利用了多CPU***的处理资源，兼具灵活性和可扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及电力***自动化控制技术领域，特别是涉及一种基于组件式CPU设计的分散式监录***架构，该架构可广泛应用于电力***中厂站的监视、录波和分析***。
背景技术
随着电力***中机组容量的不断增大和电压等级的不断提高，对于机组运行状况的监视录波的必要性也日益增大。一套好的录波装置，对于监视励磁***、机组运行数据、判断保护动作行为、保护新原理研究、确定热工保护和电气保护的动作顺序等都将起到莫大的作用。
而目前在现场应用的录波装置，大都采用集中式设计，即由一套CPU***来完成对所有模拟量、数字量的采集、录波起动、数据存储和上传工作。这种方式存在着明显的不足：装置数据采集部分存储器单一，容量不够，数据尚未转存时如果来新的故障就会遭覆盖；各装置所采集的数据在时间轴上不同步，联网分析困难；装置灵活性不够，可扩展性不强。
发明内容
本发明的目的是针对现有集中式录波装置存在的问题，提出一种基于组件式CPU设计的分散式监录***架构，在此架构基础上实现集故障数据记录与分析、运行状态在线监测、实验数据记录与分析的监录与分析***。
具体通过以下技术方案来实现：
基于组件式CPU设计的分散式监录***架构，包括若干个数据采集控制单元，一个管理单元和一个远方分析站，数据采集控制单元采用模块化设计，彼此间独立，与管理单元之间经以太网通信，管理单元和远方分析站经以太网通信，数据采集控制单元负责实时数据的采集、计算、起动判据、数据的就地存储及与管理单元的通信，数据采集控制单元的数量根据具体工程需要可灵活配置；管理单元负责***运行维护、定值整定、通信管理、数据分析、用户管理等功能；远方分析站负责对来自多个管理单元的数据进行综合处理，实现故障信息综合管理与分析、网络通信、电气主接线图绘制等功能，作为管理单元数据分析功能的扩充和完善。
在该架构中设计了如下的同步机制，由第一数据采集控制单元(1)上的定时计数器负责产生采样脉冲，经高速光耦隔离后触发其他各数据采集控制单元的采样中断，采用同步秒脉冲和绝对时钟报文来统一各数据采集控制单元的绝对时钟。
在该架构中设计了用硬件实现同步录波，当一个数据采集控制单元满足录波起动判据后，立刻发出一个起动脉冲信号，该脉冲信号经高速光耦隔离后，循环被其它数据采集控制单元接收，触发中断，作为起动录波的信号。
在各数据采集控制单元设置就地掉电不丢失存储介质，在整个***起动录波后首先由各个数据采集控制单元将数据进行就地存储，录波结束后再通过以太网上传到管理单元的录波数据硬盘中。
整个***采用以太网通信方式。每个数据采集控制单元和管理单元都分配唯一的IP地址，数据采集控制单元的IP地址固化在程序内，管理单元内部IP地址固化，外部IP地址由工程配置确定。数据采集控制单元、管理单元经过内部以太网交换机实现点对点的高速通信。
采用本发明设计的架构搭建的监录***，因为采用了组件式的CPU设计，可以根据具体工程模拟量、开入量通道的数量对数据采集控制单元的数量进行灵活的配置，可扩展性强，又能有效控制硬件成本。采用本发明设计的同步机制和协调起动机制，使得***各数据采集控制单元所采集的数据在时间轴上严格一致，便于进行***联网分析。采用本发明设计的数据分散二级存储机制，使得原本庞大的录波数据分散到了各个数据采集控制单元，确保了连续故障时录波数据不被覆盖。采用本发明设计的点对点通信机制，确保了任意两个单元之间在网络通信时都不会产生冲突，从而保证了大容量录波数据的高速传输。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为基于组件式CPU设计的分散式监录***架构图；
图2为分散式监录***同步机制实现框图；
图3为分散式监录***协调起动机制实现框图；
图4为分散式监录***数据分散二级存储机制实现框图；
图5为分散式监录***点对点通信机制实现框图。
具体实施方式
基于组件式CPU设计的分散式监录***架构，其具体实施方式包括若干个数据采集控制单元，一个管理单元和一个远方分析站，数据采集控制单元采用模块化设计，彼此间独立，与管理单元之间经以太网通信，管理单元和远方分析站经以太网通信。具体实现方式如下：
1.该架构在设计时采用分散式结构，标准模块化设计，以以太网络为核心，构成多CPU并行工作的整体。
如图1所示，该架构由若干个数据采集控制单元、一个管理单元和一个远方分析站构成。每个数据采集控制单元处理一定数量的模拟量和开关量，数据采集控制单元的数量根据具体工程需要可灵活配置。在本实施方式中，数据采集控制单元的数目为4，每个数据采集控制单元配置24路模拟量和32路开关量输入。在***正常运行时，各个数据采集控制单元彼此间独立，只与管理单元经以太网相联系。数据采集控制单元主要负责实时数据的采集、计算、起动判据、数据的就地存储及与管理单元的通信。
管理单元基于更高性能的嵌入式CPU硬件平台，运行于实时操作***下，主要负责***运行维护、定值整定、通信管理、数据分析、用户管理等功能。在本实施方式中，管理单元基于PowerPC硬件平台，运行于Vxworks操作***下。
远方分析站主要负责对来自多个管理单元的数据进行综合处理，实现故障信息综合管理与分析、网络通信、电气主接线图绘制等功能，作为管理单元数据分析功能的扩充和完善。
2.同步机制
对于分散式的监录***，同步采样显得尤为重要，这主要关系到后台数据分析的准确性，如图2所示，在该架构中设计了如下的同步机制。由第一数据采集控制单元(1)上的定时计数器负责产生采样脉冲，经高速光耦隔离后触发各数据采集控制单元的采样中断，各数据采集控制单元在采样中断处理程序中完成数据采集，这样就保证了各数据采集控制单元所采数据在时间轴上的一致性。同时，为了能合并各数据采集控制单元通过内部以太网上传到管理单元的数据，采用同步秒脉冲和绝对时钟报文来统一各数据采集控制单元的绝对时钟。绝对时钟报文由管理单元接收GPS绝对时钟报文或自行产生，经过内部以太网络下达到各数据采集控制单元；同步秒脉冲由第一数据采集控制单元(1)接受GPS秒脉冲或通过定时计数器自产秒脉冲(PPS)，通过内部硬件切换逻辑，经高速光耦隔离后触发各数据采集控制单元和管理单元的同步中断，各数据采集控制单元和管理单元在同步中断处理程序中完成对时功能。
3.协调起动机制
对于分散式的监录***，当一个或几个数据采集控制单元起动后，由于故障数据分析的需要，也会要求其它不满足起动条件的数据采集控制单元进行录波。因此，在该架构中设计了用硬件实现同步录波的协调起动机制，如图3所示，即当第一数据采集控制单元(1)满足录波起动判据后，立刻发出一个起动录波脉冲信号，该脉冲信号经高速光耦隔离后，触发数据采集控制单元(2)的起动录波中断，数据采集控制单元(2)在起动录波的同时发出起动录波脉冲信号，经高速光耦隔离后触发数据采集控制单元(3)的起动录波中断，依此类推，在各个数据采集控制单元之间构成一个循环起动链。同时，在相邻数据采集控制单元之间设计切换单元，即根据数据采集控制单元的个数来确定循环起动链的数目。举例来说，如图3所示，数据采集控制单元(2)既可以触发数据采集控制单元(3)，也可以触发数据采集控制单元(1)。各个数据采集控制单元在起动录波的同时，关闭起动录波中断，不再响应任何起动录波脉冲信号，直至一次录波结束。起动录波脉冲信号在各数据采集控制单元之间的传递采用高速光耦(10Mbit/s)隔离，其造成的各单元起动录波的不同时性可以忽略不计。
4.数据分散二级存储机制
如图4所示，在各个数据采集控制单元设置就地掉电不丢失存储介质(如CF卡)，在整个***起动录波后首先由各个数据采集控制单元的录波数据进行就地存储，录波结束后再通过以太网上传到管理单元的录波数据硬盘中。通过这种数据分散二级存储机制，将原本庞大的录波数据分散到各个数据采集控制单元，确保了连续故障时录波数据不被覆盖。
5.点对点通信机制
如图5所示，整个***采用以太网通信方式。每个数据采集控制单元和管理单元都分配唯一的IP地址，数据采集控制单元的IP地址固化在程序内，管理单元内部IP地址固化，外部IP地址由具体工程配置确定。数据采集控制单元、管理单元经过内部以太网交换机实现点对点的高速通信，确保了任意两个单元之间在网络通信时都不会产生冲突，从而保证了大容量录波数据的高速传输。
除上述实施方式外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于组件式CPU设计的分散式监录***架构，包括若干个数据采集控制单元，一个管理单元和一个远方分析站，数据采集控制单元采用模块化设计，彼此间独立，与管理单元之间经以太网通信，管理单元和远方分析站经以太网通信，数据采集控制单元负责实时数据的采集、计算、起动判据、数据的就地存储及与管理单元的通信，数据采集控制单元的数量根据具体工程需要可灵活配置；管理单元负责***运行维护、定值整定、通信管理、数据分析、用户管理等功能；远方分析站负责对来自多个管理单元的数据进行综合处理，实现故障信息综合管理与分析、网络通信、电气主接线图绘制等功能，作为管理单元数据分析功能的扩充和完善。
2.根据权利要求1所述的基于组件式CPU设计的分散式监录***架构，其特征在于：由第一数据采集控制单元(1)来产生采样脉冲，经高速光耦隔离后触发其他各数据采集控制单元的采样中断，采用同步秒脉冲和绝对时钟报文来统一各数据采集控制单元的绝对时钟。
3.根据权利要求1所述的基于组件式CPU设计的分散式监录***架构，其特征在于：在该架构中设计了用硬件实现同步录波的协调起动机制，当一个数据采集控制单元满足录波起动判据后，立刻发出一个起动录波脉冲信号，该脉冲信号经高速光耦隔离后，循环被其它数据采集控制单元接收，触发中断，作为起动录波的信号。
4.根据权利要求1所述的基于组件式CPU设计的分散式监录***架构，其特征在于：在各数据采集控制单元设置就地掉电不丢失存储介质，在整个***起动录波后首先由各个数据采集控制单元将数据进行就地存储，录波结束后再通过以太网上传到管理单元的录波数据硬盘中。
5.根据权利要求1所述的基于组件式CPU设计的分散式监录***架构，其特征在于：每个数据采集控制单元、管理单元都分配唯一的IP地址，经过内部以太网交换机实现点对点的高速通信。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100193297A CN101216703B (zh) | 2008-01-04 | 2008-01-04 | 基于组件式cpu设计的分散式监录***架构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008100193297A CN101216703B (zh) | 2008-01-04 | 2008-01-04 | 基于组件式cpu设计的分散式监录***架构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101216703A true CN101216703A (zh) | 2008-07-09 |
| CN101216703B CN101216703B (zh) | 2011-06-08 |
Family
ID=39623148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008100193297A Active CN101216703B (zh) | 2008-01-04 | 2008-01-04 | 基于组件式cpu设计的分散式监录***架构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101216703B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101854080B (zh) * | 2010-02-08 | 2012-05-23 | 广东电网公司中山供电局 | 数字化故障录波装置 |
| CN108957231A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-12-07 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 一种分布式***及其主机和子机数据交互的方法 |
-
2008
- 2008-01-04 CN CN2008100193297A patent/CN101216703B/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101854080B (zh) * | 2010-02-08 | 2012-05-23 | 广东电网公司中山供电局 | 数字化故障录波装置 |
| CN108957231A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-12-07 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 一种分布式***及其主机和子机数据交互的方法 |
| CN108957231B (zh) * | 2018-07-17 | 2021-09-14 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 一种分布式***及其主机和子机数据交互的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101216703B (zh) | 2011-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101188599B (zh) | 发电厂电气监控前置***负荷均衡设计的实现方法 | |
| CN109597723B (zh) | 用于地铁综合监控***的双机热备冗余实现***及方法 | |
| US7228256B2 (en) | Method and system for recording a monitoring log | |
| CN102035257A (zh) | 智能变电站全景数据分析方案 | |
| CN103166971B (zh) | 一种多路复用串口协议转换方法 | |
| CN205863328U (zh) | 可扩展的混合式电池管理*** | |
| CN103905237A (zh) | 一种电信交换网的网管***和管理方法 | |
| CN103914044A (zh) | 一种智能在线监控保护装置 | |
| CN109888922B (zh) | 一种故障录波装置、去中心化故障录波***及方法 | |
| CN102147268A (zh) | 一体化全景数据记录分析*** | |
| CN102097856A (zh) | 发电厂厂用电源备自投可编程逻辑控制方法 | |
| CN101216703B (zh) | 基于组件式cpu设计的分散式监录***架构 | |
| CN101976886B (zh) | 电力调度自动化***分布式数据采集分区互备方法 | |
| CN100429596C (zh) | 集散型大容量现场高速实时数据冗余通信方法及其*** | |
| CN101309184B (zh) | 检测微引擎故障的方法及装置 | |
| CN101645611B (zh) | 一种用于数字化继电保护装置的自适应重采样方法 | |
| CN108809466A (zh) | 一种同步tte网络与ttp总线网络时钟的方法 | |
| CN104808620A (zh) | 一种基于gjb289a串行总线的分布式飞行器管理***架构 | |
| CN111276929A (zh) | 电力***故障专家诊断的信息录波方法 | |
| CN100468260C (zh) | 实现工作主站和备用主站记录同步的方法 | |
| CN103001319B (zh) | 一种集成型智能组件 | |
| CN103731316B (zh) | 一种流量监控装置及方法 | |
| CN103051060A (zh) | 一种故障录波文件的采集和远传方法 | |
| CN109600289B (zh) | 智能变电站用hsr环网内及环网间数据收发方法及保护 | |
| CN102957202A (zh) | 集成型数据记录分析装置及comtrade分文件方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Nanjing Guodian Nanzi Electric Power Automation Co. Ltd. Assignor: Nanjing Automation Co., Ltd., China Electronics Corp. Contract record no.: 2012320000075 Denomination of invention: Component type CPU design based disperse type detection and record system structure Granted publication date: 20110608 License type: Exclusive License Open date: 20080709 Record date: 20120216 |
|
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Nanjing Guodian Nanzi Electric Power Automation Co. Ltd. Assignor: Nanjing Automation Co., Ltd., China Electronics Corp. Contract record no.: 2012320000075 Date of cancellation: 20140214 |
|
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20080709 Assignee: Nanjing Guodian Nanjing Grid Automation Co., Ltd. Assignor: Nanjing Automation Co., Ltd., China Electronics Corp. Contract record no.: 2014320000663 Denomination of invention: Component type CPU design based disperse type detection and record system structure Granted publication date: 20110608 License type: Common License Record date: 20140903 |
|
| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model |