一种智能变电站中多cpu数据通信系统及方法

一种智能变电站中多cpu数据通信系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能变电站中多CPU数据通信系统及方法，属于电力系统变电站网络通讯技术领域。
【背景技术】
[0002]计算机技术的进步促进了电力系统微机保护装置的不断更新，许多装置在传统保护功能的基础上，向多功能的方向发展，比如微机保护、监控测量、遥控和遥信功能一体，不但使变电站的投资减少，而且配置更加灵活，这对传统的由单一 CPU构成的硬件系统，就显得负担过重，功能较强的装置大多采用了多CPU结构，对于多CPU结构的装置，要协调好各模块之间的通信关系，要有实时、稳定、可靠的通信能力，才能减少硬件数量、节省成本、更有效利用数据共享和硬件资源，完成功能的集中处理，才能使系统安全稳定运行，
[0003]根据新一代智能变电站关键设备及关键技术实施方案和信息流方案，以需要研制集成原智能终端和合并单元以及机构监测IED和测量IED功能的装置为例，根据整体功能实现需要由两块CPU完成，CPU2需要通过内部以太网网口接收SV通道数据、来自外部的GOOSE(跳合闸命令等)和CPUl处理的信号(位置等)；CPU2需要通过内部以太网口发送信息(状态信息)至CPU1，完成逻辑处理等；这就需要两块CPU之间要有信息交互。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是提供一种智能变电站中多CPU数据通信系统及方法，以实现目前智能变电站中多CPU之间的通信问题。
[0005]本发明为解决上述技术问题而提供一种智能变电站中多CPU数据通信系统，该通信系统包括至少两台CPU和一通讯插件NTX，各CPU之间通过通讯插件NTX连接，所述通讯插件NTX上还设置有SV信号接收端口和GOOSE信号收发端口，SV信号接收端口用于对接收到的SV信号进行分发，使分发后的SV信号进入各CPU进行处理，GOOSE信号收发端口用于接收外部的GOOSE信号分发至各CPU，以及接收各CPU的发送的GOOSE信号并发送至外部。
[0006]所述的通讯插件NTX上还设置有对时接口，用于对与之连接的各CPU进行对时。
[0007]所述至少一台CPU内设置有虚拟NPI通信软模块，用于完成通讯插件分发过来的SV接收、GOOSE接收及该CPU内部通过虚拟NPI通信软模块的GOOSE发送。
[0008]所述各CPU通过各自的以太网口与通讯插件NTX中对应的以太网口连接。
[0009]所述各CPU的以太网口与通讯插件NTX以太网口之间通过背板连接。
[0010]所述各CPU之间的内部信息通讯通过GOOSE传输，通过各自内部以太网口由通讯插件NTX完成。
[0011]本发明还提供了一种智能变电站中多CPU数据通信方法，该通信方法是将至少两个CPU通过通讯插件NTX连接起来，通讯插件NTX对接收到外部SV信号进行分发并传输至各个CPU进行处理，接收外部的GOOSE信号分发至各CPU，以及接收各CPU的发送的GOOSE信号并发送至外部。
[0012]所述通讯方法还包括利用通讯插件NTX对各CPU进行对时的步骤。
[0013]所述至少一台CPU内设置有虚拟NPI通信软模块，用于完成通讯插件分发过来的SV接收、GOOSE接收及该CPU内部通过NPI软模块的GOOSE发送。
[0014]所述各CPU与通讯插件NTX之间均通过背板以内部以太网方式连接。
[0015]本发明的有?效果是:本发明的通彳目系统包括至少两台CPU和一通讯插件ΝΤΧ，各CPU之间通过通讯插件NTX连接，通讯插件NTX上还设置有SV信号接收端口和GOOSE信号收发端口，SV信号接收端口用于对接收到的SV信号进行分发，使分发后的SV信号进入各CPU进行处理，GOOSE信号收发端口用于接收外部的GOOSE信号分发至各CPU，以及接收各CPU的发送的GOOSE信号并发送至外部。本发明通过通讯插件NTX完成SV数据的接收，过程GOOSE信号的收发以及各CPU之间通过GOOSE信息的交互，实现多CPU的数据通信，适用于功能融合、智能化程度高的多CPU装置中。
【附图说明】
[0016]图1是本发明多CPU间通讯内部以太网口硬件连接示意图；
[0017]图2是本发明多CPU间数据通讯和信息交互示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明。
[0019]多个CPU之间不只是简单的功能分工，而是采集的数据和信息要共享，数据和信息的共享就要求CPU之间要进行通讯，装置功能的融合也是变电站开关设备智能化发展的要求。根据目前出台的一次设备智能化导则及相关标准，装置功能的集中和融合将会在试点工程及智能变电站设备招标中采用，随着越来越多的智能变电站的建设和老站改造，对功能集成的装置会需求越来越多，产品需求量增加。
[0020]为了满足智能变电站内各装置中多CPU之间的内部数据通信及信息交互，本发明提供了一种智能变电站中多CPU数据通信系统及方法，该通信系统包括至少两台CPU和一通讯插件NTX，各CPU之间通过通讯插件NTX连接，通讯插件NTX上还设置有SV信号接收端口和GOOSE信号收发端口，通讯插件NTX对接收到的SV信号进行分发，使分发后的SV信号进入各CPU进行处理，同时接收外部的GOOSE信号分发至各CPU，以及接收各CPU的发送的GOOSE信号并发送至外部，并完成CPU之间的通讯，实现智能变电站中多CPU间的通信。
[0021]本发明的一种智能变电站中多CPU数据通信系统的实施例
[0022]下面以智能变电站中集成智能终端和合并单元以及机构监测IED和测量IED功能的装置为例进行说明。该装置的整体功能实现需要由两块CPU来完成，两块CPU之间需要数据通信和信息交互，CPUl和CPU2硬件实现功能的不同，CPUl主要用来完成集成装置的合并智能终端功能，CPU2主要用来完成集成装置的机构监测IED和测量IED功能，采用之前较为成熟的硬件模式，因此，CPUl中没有内嵌虚拟NPI软模块，是由CPUl插件上的FPGA通过内部以太网直接接收SV、G00SE报文信息，并进行解析后传给CPU1，完成信息的接收和发送。此方式在单台合智一体装置中得到很好的应用，CPU2运行软件平台集成虚拟NPI软模块，虚拟NPI软模块通过内部以太网口接收SV、GOOSE报文信息，直接传送给软件平台进行处理，无需FPGA进行解析、处理、传输、节省硬件资源。
[0023]CPU2需要通过内部以太网网口接收SV通道数据、来自外部的GOOSE (跳合闸命令等)和CPUl处理的信号(位置等)；CPU2需要通过内部以太网口发送信息(状态信息)至CPU1，完成逻辑处理等。本实施例中通信系统包括两台CPU和一通讯插件NTX，各CPU之间通过通讯插件NTX连接，以完成SV数据的接收、过程层GOOSE收、发。如图1所示，CPUl和CPU2与通讯插件NTX通过背板以内部以太网方式连接，CPUI插件通过背板以内部以太网口0(简称背板ΕΤΗ0)和通讯插件NTX内部以太网口 O相连接，CPU2插件通过背板以内部以太网口 I (简称背板ETH1)和通讯插件NTX内部以太网口 I相连接。通讯插件NTX上设置有SV接收端和GOOSE收发端 ，由于接收SV信号和收发GOOSE信号，同时实现CPUl和CPU2之间的信息交互。此外，为实现整个装置时间的同步，通讯插件NTX上还设置有对时口，用于完成装置的对时，本实施中采用的是B码对时口。其通信过程如下:
[0024]SV数据经通讯插件NTX接收后，经NTX分发后，一路通过背板ETHO进入CPUl进行处理，另一路通过背板ETHl直接进入CPU2进行处理，完成SV数据由单个CPU独自处理到多个CPU共同处理的需求，两CPU间的内部信息通讯通过GOOSE传输，各自通过内部以太网口由通讯插件NTX由完成。
[0025]CPU2运行时，CPU2加载有虚拟的NPI通信软模块，该NPI软模块通过背板ETHl内部以太网口与通讯插件NTX连接，用于完成通讯插件NTX自动分发过来的SV接收、GOOSE接收及CPU2内部通过NPI软模块的GOOSE发送，并能够通过配置工具来配置CPU2内部以太网口 GOOSE收发及SV接收，完成CPU2插件和通讯插件NTX通过以太网口的信息交互。
[0026]CPUl运行时，通过NTX插件以背板ETHO内部以太网通讯方式完成NTX通过内部以太网口分发过来的SV接收，过程层GOOSE收、发及完成CPU2插件NPI软模块发过来的GOOSE的接收，并能通过配置工具配置CPUl内部以太网口 GOOSE收发及SV接收。
[0027]本发明的一种智能变电站中多CPU数据通信方法的实施例
[0028]下面以智能变电站中集成智能终端和合并单元以及机构监测IED和测量IED功能的装置为例进行说明。该装置的整体功能实现需要由两块CPU来完成，两块CPU之间需要数据通信和信息交互，CPU2需要通过内部以太网网口接收SV通道数据、来自外部的GOOSE (跳合闸命令等)和CPUl处理的信号(位置等)；CPU2需要通过内部以太网口发送信息(状态信息)至CPU1，完成逻辑处理等。根据上述要求，本发明提供了一种智能变电站中多CPU数据通信方法，该方法利用通讯插件NTX实现CPUl和CPU2的数据通信和信息交互，如图1和图2所示，CPUl和CPU2通过背板与通讯插件NTX以内部以太网方式连接，通讯插件NTX上设置有GOOSE收发端口、SV接收端口和B码对时端口，SV接收端口用于接收装置外部的SV信号，并将其分发给CPUl和CPU2，G00SE收发端口用于接收装置外部和CPUl及CPU2的GOOSE信号并发送，B码对时端口用于对装置进行对时，实现CPUl和CPU2与通讯插件NTX之间的同步，具体的通信过程如下。
[0029]SV数据经通讯插件NTX接收后，经NTX分发后，一路通过背板ETHO进入CPUl进行处理，另一路通过背板ETHl直接进入CPU2进行处理，完成SV数据由单个CPU独自处理完成的需求，两CPU间的内部信息通讯通过GOOSE传输，各自通过内部以太网口由通讯插件NTX由完成。
[0030]本实施例CPU2运行时需要加载运行一个虚拟NPI通信软模块，该NPI软模块通过背板ETHl内部以太网口完成通讯插件NTX自动分发过来的SV接收，GOOSE接收及CPU2通过NPI软模块的GOOSE发送，并能通过配置工具来配置CPU2内部以太网口 GOOSE收发及SV接收，完成CPU2插件和NTX通讯插件通过内部以太网口的信息交互。
[0031]CPUl运行时，通过NTX插件以背板ETHO内部以太网通讯方式完成NTX通过内部以太网口分发过来的SV接收，过程层GOOSE收、发及完成CPU2插件NPI软模块发过来的GOOSE的接收，并能通过配置工具配置CPUl内部以太网口 GOOSE收发及SV接收。
【主权项】
1.一种智能变电站中多CPU数据通信系统，其特征在于，该通信系统包括至少两台CPU和一通讯插件NTX，各CPU之间通过通讯插件NTX连接，所述通讯插件NTX上还设置有SV信号接收端口和GOOSE信号收发端口，SV信号接收端口用于对接收到的SV信号进行分发，使分发后的SV信号进入各CPU进行处理，GOOSE信号收发端口用于接收外部的GOOSE信号分发至各CPU，以及接收各CPU的发送的GOOSE信号并发送至外部。2.根据权利要求1所述的智能变电站中多CPU数据通信系统，其特征在于，所述的通讯插件NTX上还设置有对时接口，用于对与之连接的各CPU进行对时。3.根据权利要求1所述的智能变电站中多CPU数据通信系统，其特征在于，所述至少一台CPU内设置有虚拟NPI通信软模块，用于完成通讯插件分发过来的SV接收、GOOSE接收及该CPU内部通过虚拟NPI通信软模块的GOOSE发送。4.根据权利要求2所述的智能变电站中多CPU数据通信系统，其特征在于，所述各CPU通过各自的以太网口与通讯插件NTX中对应的以太网口连接。5.根据权利要求4所述的智能变电站中多CPU数据通信系统，其特征在于，所述各CPU的以太网口与通讯插件NTX以太网口之间通过背板连接。6.根据权利要求5所述的智能变电站中多CPU数据通信系统，其特征在于，所述各CPU之间的内部信息通讯通过GOOSE传输，通过各自内部以太网口由通讯插件NTX完成。7.一种智能变电站中多CPU数据通信方法，其特征在于，该通信方法是将至少两个CPU通过通讯插件NTX连接起来，通讯插件NTX对接收到外部SV信号进行分发并传输至各个CPU进行处理，接收外部的GOOSE信号分发至各CPU，以及接收各CPU的发送的GOOSE信号并发送至外部。8.根据权利要求7所述的智能变电站中多CPU数据通信方法，其特征在于，所述通讯方法还包括利用通讯插件NTX对各CPU进行对时的步骤。9.根据权利要求8所述的智能变电站中多CPU数据通信方法，其特征在于，所述至少一台CPU内设置有虚拟NPI通信软模块，用于完成通讯插件分发过来的SV接收、GOOSE接收及该CPU内部通过NPI软模块的GOOSE发送。10.根据权利要求7-9中任一项所述的智能变电站中多CPU数据通信方法，其特征在于，所述各CPU与通讯插件NTX之间均通过背板以内部以太网方式连接。
【专利摘要】本发明涉及一种智能变电站中多CPU数据通信系统及方法，属于电力系统变电站网络通讯技术领域。本发明的通信系统包括至少两台CPU和一通讯插件NTX，各CPU之间通过通讯插件NTX连接，通讯插件NTX上还设置有SV信号接收端口和GOOSE信号收发端口，SV信号接收端口用于对接收到的SV信号进行分发，使分发后的SV信号进入各CPU进行处理，GOOSE信号收发端口用于接收外部的GOOSE信号分发至各CPU，以及接收各CPU的发送的GOOSE信号并发送至外部。本发明通过通讯插件NTX完成SV数据的接收，过程GOOSE信号的收发以及各CPU之间通过GOOSE信息的交互，实现多CPU的数据通信，适用于功能融合、智能化程度高的多CPU装置中。
【IPC分类】G06F13/36, G06F13/38
【公开号】CN104881380
【申请号】CN201510216497
【发明人】王晓锋, 白申义, 周水斌, 李刚, 胡彦民, 马仪成, 刘晓霞, 卢声
【申请人】许继集团有限公司, 许继电气股份有限公司, 许昌许继软件技术有限公司, 国家电网公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月30日