一种基于高速总线的可扩展故障录波器的制作方法

1.本实用新型专利涉及录波器领域，尤其涉及一种基于高速总线的可扩展故障录波器。


背景技术：

2.故障录波装置是当电力系统发生故障时，能迅速直接地记录下与故障有关的运行参数的一种自动记录装置。当电力系统发生故障时，电力系统潮流计算、短路电流计算的理论值与实际值的差距有多大，继电保护、自动装置的实际动作情况如何，电器设备受冲击的程度怎样，这些在理论上很难模拟，又不能通过实验获得的瞬间信息，对电力系统安全稳定运行具有十分重要的意义，而利用故障录波装置就能获得这些信息，所以故障录波装置就好像是电力系统故障时的“黑匣子”，使电力系统十分重要的安全自动装置。
3.目前市面上有不同种类的录波器，有的采用采集终端、数据集中服务器、后台机三部分构成，有的采用模拟量采集箱、录波采集单元两部分构成。随着数字化变电站的兴起，录波器需要采集的模拟量、数字量路数越来越多，光纤口需要处理的报文越来越多。现有的录波器存在集成度低、可扩展性、数据吞吐量差的问题，变电站里面主流的录波器最大支持24路光口数据采集，无法通过板卡扩展的方式灵活扩展光纤采集口。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于高速总线的可扩展故障录波器，显著提升录波器的集成度、可扩展性和数据吞吐量。
5.为解决现有技术问题，本实用新型公开了一种基于高速总线的可扩展故障录波器，包括：数据采集箱和可拓展模拟量采集箱，可拓展模拟量采集箱连接数据采集箱；
6.所述数据采集箱包括若干块光口数据采集板、数据存储板、显示板、直流量采集板、开入量采集板、开出量板、电源板和数据处理板；以及连接光口数据采集板的若干路光纤接口、连接直流量采集板的若干路直流量采集输入口、连接开入量采集板的若干路开入量采集输入口和连接开出量板的若干路开出输出口；开出量板、直流量采集板、开入量采集板与数据处理板之间通过can总线连接；显示板、数据存储板、光口数据采集板和数据处理板之间通过交换芯片连接，光口数据采集板、数据存储板、显示板、直流量采集板、开入量采集板、开出量板和数据处理板分别与电源板连接；
7.所述可拓展模拟量采集箱包括若干块交流量采集板、开入量采集板、数据汇总板和电源板；以及连接交流量采集板的若干路交流量采集输入口和连接开入量采集板的若干路开入量采集输入口；交流量采集板、开入量采集板与数据汇总板之间通过can总线连接，数据汇总板通过交换芯片连接数据处理板，交流量采集板、开入量采集板、数据汇总板分别连接电源板，数据采集箱采用外接模拟量采集箱方式扩展交流量采集输入口和开入量采集输入口。
8.进一步地，光口数据采集板的数量为4块；数据存储板的数量为2块；显示板的数量
为1块；直流量采集板的数量为2块、开入量采集板的数量为2块；开出量板的数量为1块；电源板的数量为1块；数据处理板的数量为1块。
9.进一步地，交流量采集板的数量为4块；开入量采集板的数量为3块；数据汇总板的数量为1块；电源板的数量为1块。
10.进一步地，光纤接口的数量为32路；直流量采集输入口的数量为16路；开入量采集输入口的数量为54路；开出输出口的数量为16路。
11.进一步地，交流量采集输入口的数量为32路；开入量采集输入口的数量为81路。
12.进一步地，所述数据处理板包括arm处理器以及与所述arm处理器连接的硬盘、flash存储器、emmc存储器、ddr4内存条、交换芯片、fpga模块和千兆网卡。
13.进一步地，所述数据采集板包括fpga模块、phy芯片、时钟芯片、ddr内存条和flash存储器，fpga模块与phy芯片直接通过rmi总线连接，时钟芯片、ddr内存条和flash存储器分别连接fpga模块，fpga模块连接交换芯片。
14.进一步地，所述数据存储板包括arm处理器以及与所述arm处理器连接的rtc芯片、emmc存储器、ddr内存条、flash存储器、千兆以太网和pcie转sata芯片，arm处理器连接交换芯片。
15.进一步地，所述显示板包括arm处理器以及与所述arm处理器连接的rtc芯片、emmc存储器、ddr3内存条、flash存储器、usb hub、千兆以太网、硬盘、串口和lcd转vga芯片，arm处理器连接交换芯片。
16.进一步地，所述数据采集箱还包括7路sata3硬盘接口和216路开关量采集输入口。
17.本实用新型具有的有益效果：
18.通过设置数据采集箱和可拓展模拟量采集箱提升录波器的集成度；数据采集箱采用外接模拟量采集箱方式扩展交流量采集输入口和开入量采集输入口，提升可扩展性；本平台显著增加了光纤接口、开关量采集输入口、交流量采集输入口、开出输出口和直流量采集输入口的数量，光纤接口数据吞吐量达到600mbps，显著提升数据吞吐量。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图；
20.图2为本实用新型的数据处理板结构示意图；
21.图3为本实用新型的数据采集板结构示意图；
22.图4为本实用新型的数据存储板结构示意图；
23.图5为本实用新型的显示板结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
25.如图1所示，本实用新型提供的基于高速总线的可扩展故障录波器硬件方案，由一个数据采集箱和两个可扩展模拟量采集箱三部分组成。数据采集箱由电源板、开出量板、开入量采集板、模拟量采集板、显示板、数据存储板、光口数据采集板、数据处理板组成。显示板外接显示器、鼠标、键盘。模拟量采集箱由电源板、开入量采集板、交流量采集板、数据汇
总板组成。模拟量采集箱通过光纤与数据采集箱数据处理板光纤口连接。
26.数据采集箱由4块光口数据采集板、2块数据存储板、1块显示板、2块直流量采集板、2块开入量采集板、1块开出量板组成。数据采集箱包含32路光纤接口，光纤接口16路直流量采集输入口，54路开入量采集输入口，16路开出输出口。
27.一个模拟量采集箱由4块交流量采集板、3块开入量采集板、一块数据汇总板组成，一个模拟量采集箱包含32路交流量采集输入口，81路开关量采集输入口。
28.图2是数据处理板硬件架构，数据处理板由arm处理器、硬盘、flash存储器、emmc存储器、ddr4内存条、交换芯片、fpga模块、千兆网卡组成。开出量板、直流量采集板、开入量采集板与数据处理板之间通过can总线连接。显示板、数据存储板、光口数据采集板、数据处理板之间通过交换芯片连接，显示板、数据存储板、光口数据采集板、数据处理板之间可相互通讯。数据处理板跟数据存储板之间通过samba协议进行目录映射，显示板跟数据存储板之间通过samba协议进行目录映射。
29.fpga模块与arm处理器之间通过pcie总线连接，fpga模块负责处理直流量采集板、开入量采集板、开出量板数据，并将处理后数据发送给arm处理器。交换芯片将光口数据采集板数据合后发送给arm处理器。arm处理器将处理后的pcie总线数据、交换芯片数据存储到数据存储板、硬盘。
30.图3为数据采集板硬件架构，数据采集板由fpga模块、phy芯片、时钟芯片、ddr、flash存储器组成，fpga与phy芯片直接通过rmi总线连接，fpga与交换芯片之间通过1000base-x标准连接。fpga采集8路光纤接口数据处理后通过交换芯片发送给arm处理器。
31.图4为数据存储板硬件架构，数据存储板由arm处理器、rtc芯片、emmc存储器、ddr内存条、flash存储器、千兆以太网、pcie转sata芯片组成，arm处理器与phy之间通过sgmii协议通讯，arm处理器与交换芯片之间通过1000base-x标准连接。数据存储板存储数据处理板arm处理器通过交换芯片写入的文件，并根据需求将文件通过交换芯片发送给显示板。
32.图5为显示板硬件架构，显示板由arm处理器、rtc芯片、emmc存储器、ddr3内存天、flash存储器、usb hub、千兆以太网、硬盘、串口、lcd转vga芯片组成。arm处理器与交换芯片之间通过1000base-x标准连接，显示板通过交换芯片从数据存储板、数据处理板获取数据并显示。
33.本实用新型提供一种基于高速总线的可扩展故障录波器，在不改变产品形态的前提下利用交换芯片实现光纤采集口的扩展，利用光纤接口级联模拟量采集箱实现了开关量、交流量采集路数的扩展。本平台总共可以实现32路光纤接口，216路开关量采集输入口、64路交流量采集输入口、16路开出输出口、16路直流量采集输入口、7个sata3硬盘接口，32路光纤接口数据吞吐量达到600mbps。
34.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。且在本实用新型的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。
35.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。