一种智能变电站集群测控装置及其通信模型生成方法与流程

本发明涉及一种智能变电站集群测控装置及其通信模型生成方法，属于电力自动化技术中的测量与控制技术领域。

背景技术：

目前，各电压等级变电站自动化系统中的测控装置大都采用按间隔单套配置的方式进行部署和运行，当某间隔测控装置由于故障退出运行时，就无法保障对该间隔一、二次设备的监视与控制，对变电站自动化系统的整体可靠性产生了很大影响。特别是大规模部署智能电网调度控制系统之后，主站系统的装备水平显著提升，其应用功能对变电站端基础数据的质量和可靠性提出了更高要求。为了提高变电站自动化系统的可靠性，不少专家也对变电站测控装置双重化配置展开了研究，但综合考虑双套测控装置增加成本，以及双重化配置后对于一、二次设备运行状态等公用数据处理的复杂度，测控装置双重化配置的方案一直没有得到推广应用。

随着智能变电站的建设与推广，站内过程层数字化、网络化的信息采集和共享为研究设备的功能集群奠定了基础。国家电网公司近期也提出“研究应用集群化、虚拟化等新技术，健全间隔层和站控层冗余备用手段，提升系统运行可靠性。”因此，为了适应变电站自动化技术发展的新要求，因此本发明研究一种智能变电站集群测控装置及其通信模型生成方法。可应用于智能变电站作为间隔测控装置的冗余备用设备，也可应用于顶替远期未投运间隔进行联闭锁规则的验证，还可在智能变电站老站改造时用于新系统的仿真和验证。利用本发明可有效提高智能变电站自动化系统的整体可靠性。

技术实现要素：

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种智能变电站集群测控装置及其通信模型生成方法，采用高性能多核处理器设计硬件，单装置可以实现智能变电站内一个电压等级的全部或大部分间隔测控功能的虚拟，直接使用间隔测控已配置好的cid模型及虚端子配置文件，支持多iec61850服务器与站控层通信。实现对间隔实体测控的集中式备用或作为远期规划间隔的代替装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种智能变电站集群测控装置，包括：管理cpu模件、过程层通信模件、电源模件、开关量采集模件；所述过程层通信模件、电源模件、开关量采集模件分别与管理cpu模件相连接。

所述管理cpu模件用于完成16个间隔模拟量、开关量测量数据的处理和控制，并采用16个iec61850服务器与站控层设备通信，每个服务器支持16个客户端连接；

所述过程层通信模件的数量设置为2块，每块过程层通信模件用于支持8个间隔数据接入，一共可支持16个间隔过程层数据接入，2块过程层通信模件与管理cpu模件之间通过serdes高速串行总线通信；

所述电源模件采用双电源冗余设计，电源模块的数量设置为2块，可分别独立供电，实现互为备用；

所述开关量采集模件支持110v和220v电压自适应，用于采集集群测控运行所需的各种压板信号。

进一步的，所述管理cpu模件采用德州仪器的am5726处理器为核心进行设计，am5726为双armcortex-a15核加双c66xdsp核的四核高性能处理器，armcortex-a15处理器主频最高可达到2.5ghz，c66x系列dsp主频最高可以到1.25ghz。2个dsp核实现16个间隔量测数据计算、断路器同期、刀闸控制、防误闭锁逻辑判断等功能，2个arm核实现与站控层的多服务器mms通信、跨间隔的联闭锁goose通讯、间隔实体测控运行状态监测和装置自身软硬件检测管理等功能。

进一步的，所述过程层通信模件采用恩智浦的p1010高性能通信处理器为核心进行设计，采用fpga根据配置信息实现过程层goose和sv报文的收发，p1010处理器对报文进行解析，提取采样值数据和开关量数据并通过serdes总线上送至管理cpu模件。为了满足报文处理实时性的要求，p1010处理器采用主循环加中断方式调用和执行程序。

一种智能变电站集群测控装置通信模型的生成方法，包括以下步骤：

步骤一，从间隔测控装置中读取cid模型文件和ccd虚端子配置文件，或者从scd文件中导出cid文件和ccd文件；下装cid文件和ccd文件至集群测控装置中；

步骤二，设置短地址映射文件，用于实现间隔测控装置cid模型文件和ccd虚端子配置文件中的短地址与集群测控装置中虚拟测控装置短地址之间的映射；

步骤三，导入短地址映射文件，集群测控装置根据短地址映射文件自动实现cid文件和ccd文件中短地址的自动替换，生成虚拟测控装置实际使用的通信模型配置。

进一步的，所述步骤一中，cid文件和ccd文件统一下装至管理cpu模件中进行统一的文件管理，在集群测控装置上电阶段再将虚端子配置信息通过内部通信总线下发至过程层接口模件。

进一步的，所述步骤二中，采用xml语言设计短地址映射文件，定义一种中间格式短地址，将短地址映射文件分为2个部分，第一部分表征中间格式短地址与实体间隔测控装置之间的对应关系，第二部分表征中间格式短地址与集群测控装置中虚拟测控装置短地址的映射关系。

进一步的，在中间格式短地址命名中将集群测控装置定义为vmcu，中间格式短地址按照vmcu_功能元件名称_变量名称命名，中间格式短地址与实体间隔测控装置短地址之间为一一对应，中间格式短地址与虚拟测控装置短地址之间根据应用类型不同同时支持一对一和一对多映射，对于采用多进程实现多间隔功能的模块采用一对一映射，对于单模块实现多间隔功能的采用一对多映射。

有益效果：本发明提供的一种智能变电站集群测控装置及其通信模型生成方法，可应用于智能变电站作为间隔测控装置的冗余备用设备，也可应用于顶替远期未投运间隔进行联闭锁规则的验证，还可在智能变电站老站改造时用于新系统的仿真和验证。可有效提高智能变电站自动化系统的整体可靠性。采用高性能多核处理器设计硬件，单装置可以实现智能变电站内一个电压等级的全部或大部分间隔测控功能的虚拟，直接使用间隔测控已配置好的cid模型及虚端子配置文件，支持多iec61850服务器与站控层通信。实现对间隔实体测控的集中式备用或作为远期规划间隔的代替装置。

附图说明

图1是本发明集群测控装置硬件构成图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，一种智能变电站集群测控装置，包括：1块管理cpu模件、2块过程层通信模件、2块电源模件和1块开关量采集模件。

管理cpu模件完成16个间隔模拟量、开关量测量数据的处理和控制，并采用16个iec61850服务器与站控层设备通信，每个服务器支持16个客户端连接；以德州仪器的am5726处理器为核心进行设计，am5726为双armcortex-a15核加双c66xdsp核的四核高性能处理器，armcortex-a15处理器主频最高可达到2.5ghz，c66x系列dsp主频最高可以到1.25ghz。2个dsp核实现16个间隔量测数据计算、断路器同期、刀闸控制、防误闭锁逻辑判断等功能，2个arm核实现与站控层的多服务器mms通信、跨间隔的联闭锁goose通讯、间隔实体测控运行状态监测和装置自身软硬件检测管理等功能。

过程层通信模件由2块过程层通信模件共同完成，每块模件支持8个间隔数据接入，一共可支持16个间隔过程层数据接入，2块过程层通信模件与管理cpu模件之间通过装置总线背板上的serdes高速串行总线通信。采用恩智浦的p1010高性能通信处理器为核心进行设计，采用fpga根据配置信息实现过程层goose和sv报文的收发，p1010处理器对报文进行解析，提取采样值数据和开关量数据并通过serdes总线上送至管理通信模件。为了满足报文处理实时性的要求，p1010处理器采用主循环加中断方式调用和执行程序。

电源模块采用双电源冗余设计，2块电源模块可分别独立供电，实现互为备用。电源为支持交流和直流混用开关电源，采用双电源供电时需要考虑负载的分配问题，如果负载集中在一个电源上而另一个电源工作在空载状态，当带载的电源发生故障需要切换负载时，空载电源在阶跃瞬间会出现电压缺口，引起装置复位。因此在进行双电源设计时增加了均流电路，确保装置运行时2个电源能够同时均分负载，避免负载集中在一个电源上。

开关量采集模件支持110v和220v电压自适应，用于采集集群测控运行所需的各种压板信号。

一种智能变电站集群测控装置通信模型的生成方法，其包括如下步骤：

步骤一，从间隔测控装置中读取cid模型文件和ccd虚端子配置文件，或者从scd文件中导出cid文件和ccd文件；下装cid文件和ccd文件至集群测控装置中；

步骤二，设置短地址映射文件，用于实现间隔测控装置cid模型文件和ccd虚端子配置文件中的短地址与虚拟测控装置短地址之间的映射；短地址文件采用xml语言设计，定义了一种中间格式短地址，将文件分为2个部分，第一部分表征中间格式短地址与实体间隔测控装置之间的对应关系，第二部分表征中间格式短地址与虚拟测控装置短地址的映射关系。不同设备厂商的模型和配置文件短地址定义不同，当集群测控装置实现不同厂商测控装置备用时，只需修改和编辑文件的第一部分，文件第二部分可保持不变。

步骤三，导入短地址映射文件，集群测控装置根据短地址映射文件定义的映射关系实现cid文件和ccd文件中短地址的自动替换，生成虚拟测控装置实际使用的通信模型配置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。