CN109189639A - 就地化保护装置的光纤调试方法及就地化保护装置 - Google Patents

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盛海华
方喻冬
徐灵江
吴佳毅
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黄志华
王小仲
唐明
姚建锋
刘莹
徐刚
陈秋荣
徐万方
胡炯
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Beijing Sifang Automation Co Ltd
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State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

本公开涉及一种就地化保护装置的光纤调试方法及就地化保护装置，该方法包括：按照以太网帧格式，封装就地化保护装置的第一调试信息形成第一以太网数据报文，和/或，封装就地化保护装置的第二调试信息形成第二以太网数据报文；通过光纤将第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的第一调试信息和/或第二调试信息。通过按照以太网帧格式，对就地化保护装置的保护CPU的串口调试信息和/或管理CPU的串口调试信息进行封装，并通过光纤发送至终端，实现外部对不具备调试串口的就地化保护装置的串口调试信息进行监控的目的，并且所述光纤发送方式，提高了调试接口的带宽和可靠性。

Description

就地化保护装置的光纤调试方法及就地化保护装置
技术领域
本公开涉及电力设备调试领域，尤其涉及一种就地化保护装置的光纤调试方法及就地化保护装置。
背景技术
就地化保护装置是直接安装于开关场或与一次设备集成安装的保护装置，其特征是防护等级高，无液晶屏及操作面板，对外采用航空插头连接，可实现即插即用。
由于就地化保护装置安装环境恶劣，为提高就地化保护装置的防护等级、抗干扰能力，在设计时尽量缩小就地化保护装置的体积，减少对外接口数量和种类，尤其是针对变电站一次设备周围电磁环境恶劣的情况，取消了就地化保护装置对外的电缆通信接口及串行调试口，以提高就地化保护装置的抗干扰性能。但是为了监视就地化保护装置底层硬件的工作状态，需要获得就地化保护装置的串口调试信息，便于定位和诊断现场故障，对于没有专用调试串口的就地化保护装置，无法实现对底层硬件工作状态的调试。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种就地化保护装置的光纤调试方法及就地化保护装置。通过按照以太网帧格式，对就地化保护装置的保护CPU的串口调试信息和/或管理CPU的串口调试信息进行封装，并通过光纤发送至终端，可以实现外部对不具备调试串口的就地化保护装置的串口调试信息进行监控的目的，并提高了调试接口的带宽和可靠性，便于工程现场的检测调试。
根据本公开的一方面，提供了一种就地化保护装置的光纤调试方法，所述方法包括：
按照以太网帧格式，封装就地化保护装置的第一调试信息形成第一以太网数据报文，和/或，封装就地化保护装置的第二调试信息形成第二以太网数据报文；
通过光纤将所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的第一调试信息和/或第二调试信息。
其中，所述第一调试信息为保护CPU的串口调试信息，所述第二调试信息为管理CPU的串口调试信息。
在一种可能的实现方式中，通过光纤将所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的第一调试信息和/或第二调试信息，包括：
汇总所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文并对汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文进行处理，形成差分以太网信号；
通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的第一调试信息和/或第二调试信息。
在一种可能的实现方式中，汇总所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文，包括：
采用轮询机制，读取所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文；
汇总所述读取的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文。
在一种可能的实现方式中，通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端，包括：
根据传输距离，选择多模传输方式或单模传输方式，通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端。
根据本公开的另一方面，提供了一种就地化保护装置，其特征在于，所述装置包括：保护CPU、管理CPU、FPGA、PHY芯片和光模块；
所述保护CPU与FPGA电连接，用于按照以太网帧格式对保护CPU的串口调试信息进行封装，形成第一以太网数据报文，并将第一以太网数据报文发送至所述FPGA；
所述管理CPU与FPGA电连接，用于按照以太网帧格式对管理CPU的串口调试信息进行封装，形成第二以太网数据报文，并将第二以太网数据报文发送至所述FPGA；
所述FPGA与PHY芯片电连接，所述PHY芯片与光模块电连接，所述光模块与光纤连接，所述FPGA通过PHY芯片、光模块和光纤，将第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的串口调试信息。
在一种可能的实现方式中，所述FPGA用于对第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文进行汇总并发送至PHY芯片；
所述PHY芯片用于将汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文转化为差分以太网信号，并将所述差分以太网信号发送至光模块；
所述光模块用于通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的串口调试信息。
在一种可能的实现方式中，所述FPGA包括：
第一FIFO，通过第一并行总线与保护CPU连接，用于接收保护CPU发送的第一以太网数据报文；
第二FIFO，通过第二并行总线与管理CPU连接，用于接收管理CPU发送的第二以太网数据报文；
汇总模块，连接MAC核，用于根据轮询机制，汇总第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文，并将汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至MAC核；
MAC核，用于将接收的汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至PHY芯片。
在一种可能的实现方式中，所述光模块为SFP光模块，所述SFP光模块包括多模光模块和单模光模块；
所述SFP光模块根据传输距离，选择多模光模块或单模光模块。
在一种可能的实现方式中，所述PHY芯片与所述SFP光模块采用LVPECL电平接口连接。
通过按照以太网帧格式，对就地化保护装置的保护CPU的串口调试信息和/或管理CPU的串口调试信息进行封装，并通过光纤发送至终端，根据本公开实施例的光纤调试方法及就地化保护装置，可以在提高就地化保护装置抗干扰性能的同时，实现外部对不具备调试串口的就地化保护装置的串口调试信息进行监控的目的，并且所述光纤发送方式，提高了调试接口的带宽和可靠性，便于工程现场的检测调试。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的就地化保护装置的光纤调试方法的流程图。
图2示出根据本公开一实施例的步骤S12的方法的流程图。
图3示出根据本公开一实施例的步骤S121的方法的流程图。
图4示出根据本公开一实施例的步骤S122的方法的流程图。
图5示出根据本公开一实施例的就地化保护装置的框图。
图6示出根据本公开一实施例的就地化保护装置与终端的连接示意图。
图7示出根据本公开一实施例的就地化保护装置的FPGA的结构框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出根据本公开一实施例的就地化保护装置的光纤调试方法的流程图。如图1所示，所述方法可以包括：
步骤S11，按照以太网帧格式，封装就地化保护装置的第一调试信息形成第一以太网数据报文，和/或，封装就地化保护装置的第二调试信息形成第二以太网数据报文。
所述就地化保护装置可以不具备调试串口，具体地，所述就地化保护装置可以不具备对外的调试串口。所述就地化保护装置可以包括保护CPU和管理CPU等，所述保护CPU和管理CPU可以具备调试串口。其中，所述第一调试信息可以为保护CPU的串口调试信息，所述第二调试信息可以为管理CPU的串口调试信息。
所述保护CPU可以将第一调试信息按照以太网帧格式增加源MAC地址和目的MAC地址，形成第一以太网数据报文。其中，所述源MAC地址为保护CPU的MAC地址，目的MAC地址为接收第一以太网数据报文的设备(例如终端)的MAC地址。
所述管理CPU可以将第二调试信息按照以太网帧格式增加源MAC地址和目的MAC地址，形成第二以太网数据报文。其中，所述源MAC地址为管理CPU的MAC地址，目的MAC地址为接收第二以太网数据报文的设备(例如终端)的MAC地址。
步骤S12，通过光纤将所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的第一调试信息和/或第二调试信息。
所述终端可以用于对就地化保护装置的底层硬件的工作状态进行维护或监控，例如，所述终端可以是维护终端或监控终端等，所述终端可以通过获取就地化保护装置中硬件的串口调试信息(第一调试信息和/或第二调试信息)，获取就地化保护装置的底层硬件的工作状态，以便对就地化保护装置的故障进行快速定位和诊断。
所述终端可以包括串口报文监视软件或串口报文监视模块，所述串口报文监视软件或串口报文监视模块可以用于根据接收到的报文中的源MAC地址，识别出所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文，例如，可以根据保护CPU和/或管理CPU的源MAC地址，对接收到的报文进行筛选和分类，可以将与保护CPU的源MAC地址相同的所有报文识别并筛选出来分为一组，并将该组报文显示在所述保护CPU的串口调试窗口；和/或，可以将与管理CPU的源MAC地址相同的所有报文识别并筛选出来分为一组，并将该组报文显示在所述管理CPU的串口调试窗口。
所述就地化保护装置可以通过光纤将所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至终端，终端可以利用串口报文监视软件或串口报文监视模块，识别出第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文，以此，终端可以获知就地化保护装置的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文。
进一步地，所述终端可以根据所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文，诊断所述就地化保护装置中的硬件是否出现故障，例如，就地化保护装置中的保护CPU和管理CPU是否出现故障，如果出现故障，可以快速定位出现故障的硬件，方便就地化保护装置的调试。例如，根据第一以太网数据报文，诊断出现故障，可以根据第一以太网数据报文对应保护CPU，快速定位出现故障的硬件为保护CPU。
通过按照以太网帧格式，对就地化保护装置的保护CPU的串口调试信息和/或管理CPU的串口调试信息进行封装，并通过光纤发送至终端，根据本公开实施例的光纤调试方法，可以在提高就地化保护装置抗干扰性能的同时，实现外部对不具备调试串口的就地化保护装置的串口调试信息进行监控的目的，并且所述光纤发送方式，提高了调试接口的带宽和可靠性，便于工程现场的检测调试。
图2示出根据本公开一实施例的步骤S12的方法的流程图。如图2所示，在一种可能的实现方式中，所述步骤S12可以包括：
步骤S121，汇总所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文并对汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文进行处理，形成差分以太网信号。
所述汇总可以是指读取所有第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文。所述就地化保护装置可以实时读取所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文以汇总所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文，并对所述汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文进行物理层差分处理，形成差分以太网信号。
步骤S122，通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的第一调试信息和/或第二调试信息。
就地化保护装置可以将所述形成的差分以太网信号发送至光纤，通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端，以使终端通过解析并识别所述差分以太网信号，获知就地化保护装置的第一调试信息和/或第二调试信息。
图3示出根据本公开一实施例的步骤S121的方法的流程图。在一种可能的实现方式中，所述步骤S121中的汇总所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文可以包括：
步骤S1211，采用轮询机制，读取所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文。
如上所述，所述就地化保护装置可以实时缓存所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文，其中，所述第一以太网数据报文可以缓存在第一缓存区，所述第二以太网数据报文可以缓存在第二缓存区。就地化保护装置可以采用轮询机制，例如，依次轮询第一缓存区和第二缓存区，依次读取所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文。
步骤S1212，汇总所述读取的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文。
就地化保护装置可以汇总所述读取的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文。例如，将所述读取的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文统一缓存在一个缓存区内。
图4示出根据本公开一实施例的步骤S122的方法的流程图。如图4所示，在一种可能的实现方式中，所述步骤S122可以包括：
步骤S1221，根据传输距离，选择多模传输方式或单模传输方式，通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端。
就地化保护装置可以根据传输距离，选择多模传输方式或单模传输方式，然后根据选择的多模传输方式或单模传输方式，通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端。
在一个示例中，可以设置传输距离阈值，根据传输距离与传输距离阈值的比较结果来选择多模传输方式或单模传输方式。举例来说，传输距离阈值可以为2km，当传输距离小于2km时，可以选择多模传输方式，当传输距离大于或等于2km时，可以选择单模传输方式。
利用多模传输方式和单模传输方式的特点，合理选择多模传输方式或单模传输方式，可以较好地优化传输稳定性能。
图5示出根据本公开一实施例的就地化保护装置的框图。图6示出根据本公开一实施例的就地化保护装置与终端的连接示意图。其中，所述就地化保护装置不具备调试串口，具体地，所述就地化保护装置不具备对外的调试串口。如图5所示，所述就地化保护装置可以包括：保护CPU 1、管理CPU 2、现场可编程门阵列FPGA(Field－Programmable GateArray)3、物理层PHY(Physical Layer)芯片4和光模块5；
所述保护CPU 1可以与FPGA 3电连接，保护CPU 1用于按照以太网帧格式对保护CPU 1的串口调试信息进行封装，形成第一以太网数据报文，并将第一以太网数据报文发送至所述FPGA 3；
所述管理CPU 2与FPGA 3电连接，管理CPU 2用于按照以太网帧格式对管理CPU2的串口调试信息进行封装，形成第二以太网数据报文，并将第二以太网数据报文发送至所述FPGA 3；
所述FPGA 3与PHY芯片4电连接，所述PHY芯片4与光模块5电连接，所述光模块5与光纤6连接，所述FPGA3通过PHY芯片4、光模块5和光纤6，将第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至终端7，以使终端7获知就地化保护装置的串口调试信息。
在一种可能的实现方式中，所述FPGA3用于对第一以太网数据报文和第二以太网数据报文进行汇总并发送至PHY芯片4。
所述PHY芯片4用于将汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文转化为差分以太网信号，并将所述差分以太网信号发送至光模块5；例如，所述PHY芯片4可以对汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文进行物理层差分处理，形成差分以太网信号。
所述光模块5用于通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的串口调试信息。其中，所述光纤可以如图6中所示的光纤6。
在一种可能的实现方式中，所述光模块5可以为小型可插拔SFP(SMALL FORMPLUGGABLE)光模块，所述SFP光模块可以包括多模光模块和单模光模块；
所述SFP光模根据传输距离，选择多模光模块或单模光模块。
其中，所述多模光模块可以实现多模传输方式，单模光模块可以实现单模传输方式。
在一种可能的实现方式中，所述PHY芯片5与所述SFP光模块采用LVPECL电平接口连接。
通过采用LVPECL电平接口连接，提高了接口的驱动能力，增加了传输距离。在一个示例中，如图6所示，所述光模块可以通过光电转换器8与终端7连接，光电转换器8可以将接收的光信号转换为电信号发送至终端7。
通过按照以太网帧格式，对就地化保护装置的保护CPU的串口调试信息和/或管理CPU的串口调试信息进行封装，并通过光纤发送至终端，根据本公开实施例的就地化保护装置，可以在提高就地化保护装置抗干扰性能的同时，实现外部对不具备调试串口的就地化保护装置的串口调试信息进行监控的目的，并且所述光纤发送方式，提高了调试接口的带宽和可靠性，便于工程现场的检测调试。
图7示出根据本公开一实施例的就地化保护装置的框图。如图7所示，在一种可能的实现方式中，所述FPGA3可以包括：
第一FIFO 31，通过第一并行总线与保护CPU连接，用于接收保护CPU发送的第一以太网数据报文；
第二FIFO 32，通过第二并行总线与管理CPU连接，用于接收管理CPU发送的第二以太网数据报文；
汇总模块33，连接MAC核34，用于根据轮询机制，汇总第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文，并将汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至MAC核；
MAC核34，用于将接收的汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至PHY芯片。
其中，上述连接可以均为电连接。所述保护CPU和管理CPU通过不同的并行总线连接所述FPGA3，使得逻辑更清晰，实现更简单。
在一个示例中，所述汇总模块，可以根据轮询机制，分别读取第一FIFO内的第一以太网数据报文和第二FIFO内的第二以太网数据报文，例如，首先读取第一FIFO内的第一以太网数据报文，若第一FIFO非空，则读取第一FIFO内所有第一以太网数据报文，写入以太网MAC核，若第一FIFO为空，则读取第二FIFO内的第二以太网数据报文；若第二FIFO非空，则读取第二FIFO内所有第二以太网数据报文，写入以太网MAC核，若第二FIFO为空，则读取第一FIFO内的第一以太网数据报文，依次轮询第一FIFO和第二FIFO，依次读取第一以太网数据报文和第二以太网数据报文。该轮询机制简单可靠，应用方便。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种就地化保护装置的光纤调试方法，其特征在于，所述方法包括：
按照以太网帧格式，封装就地化保护装置的第一调试信息形成第一以太网数据报文，和/或，封装就地化保护装置的第二调试信息形成第二以太网数据报文；
通过光纤将所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的第一调试信息和/或第二调试信息；
其中，所述第一调试信息为保护CPU的串口调试信息，所述第二调试信息为管理CPU的串口调试信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过光纤将所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的第一调试信息和/或第二调试信息，包括：
汇总所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文并对汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文进行处理，形成差分以太网信号；
通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的第一调试信息和/或第二调试信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，汇总所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文，包括：
采用轮询机制，读取所述第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文；
汇总所述读取的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端，包括：
根据传输距离，选择多模传输方式或单模传输方式，通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端。
5.一种就地化保护装置，其特征在于，所述装置包括：保护CPU、管理CPU、FPGA、PHY芯片和光模块；
所述保护CPU与FPGA电连接，用于按照以太网帧格式对保护CPU的串口调试信息进行封装，形成第一以太网数据报文，并将第一以太网数据报文发送至所述FPGA；
所述管理CPU与FPGA电连接，用于按照以太网帧格式对管理CPU的串口调试信息进行封装，形成第二以太网数据报文，并将第二以太网数据报文发送至所述FPGA；
所述FPGA与PHY芯片电连接，所述PHY芯片与光模块电连接，所述光模块与光纤连接，所述FPGA通过PHY芯片、光模块和光纤，将第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的串口调试信息。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述FPGA用于对第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文进行汇总并发送至PHY芯片；
所述PHY芯片用于将汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文转化为差分以太网信号，并将所述差分以太网信号发送至光模块；
所述光模块用于通过光纤将所述差分以太网信号发送至终端，以使终端获知就地化保护装置的串口调试信息。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述FPGA包括：
第一FIFO，通过第一并行总线与保护CPU连接，用于接收保护CPU发送的第一以太网数据报文；
第二FIFO，通过第二并行总线与管理CPU连接，用于接收管理CPU发送的第二以太网数据报文；
汇总模块，连接MAC核，用于根据轮询机制，汇总第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文，并将汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至MAC核；
MAC核，用于将接收的汇总后的第一以太网数据报文和/或第二以太网数据报文发送至PHY芯片。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述光模块为SFP光模块，所述SFP光模块包括多模光模块和单模光模块；
所述SFP光模块根据传输距离，选择多模光模块或单模光模块。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述PHY芯片与所述SFP光模块采用LVPECL电平接口连接。
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