数据采集、处理和发送装置、数据处理和发送的方法
【技术领域】
[0001]本发明实施例涉及数字化变电站中过程层装置技术领域，尤其涉及一种数据采集、处理和发送装置、数据处理和发送的方法和数据处理装置。
【背景技术】
[0002]数字化变电站是由智能化一次设备(电子式互感器、智能化开关等)和网络化二次设备分层(过程层、间隔层、站控层)构建，建立在IEC61850标准和通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
[0003]数字化变电站与传统变电站自动化系统相比，不管是在各自的构成元件上还是在系统结构上都有很多差异。从元件方面来说的话，数字化变电站可以分为一次和二次设备这两个层面，再加上一些新的技术的应用，使得这两类设备之间的联系更紧密;从结构方面来说，数字化变电站的每层可以分为:过程层、间隔层和站控层，在每层之间都是采用以太网进行数据通信的。
[0004]过程层装置能够采集间隔内所有的模拟量，将其同步后再通过不同的网络通信方式(如IEC61850-9-2等)上送给间隔层装置(如保护、测控等)。同时接收间隔层装置(如保护、测控等)的网络控制命令(如通过GOOSE通信发送的命令)，从而实现对断路器、刀闸的分合操作。随着数字化变电站不断发展，过程层装置如合并单元、智能终端等装置的安全性、可靠性显得尤为重要。
[0005]现有技术中，在过程层设备中，通过一个CPU或DSP的计算或逻辑，使得模拟量数据转化为网络数据，或者网络控制命令数据转换成分合操作的控制命令，不存在针对全过程的数据校验。当过程层设备的硬件(如CPU、AD芯片、存储器等)异常的情况，网络数据就会出现异常，根据过程层设备发送的网络数据来控制保护操作，就会存在误动的风险。具体如芯片时序或存储器偶尔异常，造成发送出去的网络数据里的采样数据与实际计算结果不符，但网络数据内的品质位是有效的，因此保护设备接收到此网络数据时不知道此数据是异常的网络数据，一旦符合其动作逻辑就会产生误动;在接收方向，如果此类硬件异常造成送给开出模块的分合闸控制命令与实际期望的不符，也同样会造成误动情况的出现。
[0006]因此，亟待提供一种技术方案，解决由于过程层设备硬件故障引起网络采样数据异常、网络控制命令处理异常导致的误动作风险。
【发明内容】
[0007]本发明实施例的目的在于提供一种数据采集、处理和发送装置、数据处理和发送的方法、数据处理装置，用以解决现有技术中过程层设备硬件故障引起网络采样数据异常、网络控制命令处理异常导致的误动作风险。
[0008]本发明实施例采用的技术方案如下:
[0009]本发明实施例提供一种数据采集、处理和发送装置，其特征在于，包括:数据采集模块、冗余的数据处理模块、网络发送模块以及一个或多个网络接口，所述冗余的数据处理模块分别从数据采样模块得到η个采样数据，经过所述冗余的数据处理模块处理后分别得至IJn个处理结果，所述网络发送模块选择η个处理结果的组合形成一网络数据帧，通过所述一个或多个网络接口发送该网络数据帧，η为冗余数，η大于等于2。
[0010]本发明实施例提供一种数据处理和发送的方法，其包括:冗余的数据处理结果经过冗余的发送处理，形成与冗余发送处理结果对应的冗余的网络数据帧，冗余的网络数据帧经过数据帧比较器比较，比较通过后取其中一帧进行发送，否则不发送。
[0011]本发明实施例提供一种数据处理装置，其包括:处理器组、网络接口、输出接口，所述处理器组用于分别对从所述网络接口接收到的冗余的网络数据帧进行解析处理，分别获得其中对应的控制指令，根据控制指令一致的判定结果，控制输出接口输出有效动作信号。
[0012]本发明实施例的技术方案具有以下优点:本发明通过数据采集、数据处理、网络发送以及网络数据接收处理环节的冗余和有效比对，避免了现有技术中过程层设备硬件故障引起网络采样数据异常、网络控制命令处理异常导致的误动作风险。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为本发明实施例一数据采集、处理和发送装置结构示意图；
[0015]图2为本发明实施例二数据采集模块与数据处理模块结构示意图；
[0016]图3为本发明实施例三网络发送模块具体实现结构示意图；
[0017]图4为本发明实施例四发送模块具体实现结构示意图；
[0018]图5为本发明实施例五数据处理和发送方法流程示意图；
[0019]图6为本发明实施例六数据处理装置结构示意图；
[0020]图7为本发明实施例七数据处理装置网络数据接收部分具体结构示意图；
[0021 ]图8为本发明实施例八数据处理装置网络数据接收部分具体结构示意图；
[0022]图9为本发明具体应用不例的系统结构不意图；
[0023]图10为本发明具体应用例基于单FPGA实现的CPU插件架构示意图；
[0024]图11为本发明具体应用例单FPGA芯片内部结构示意图；
[0025]图12为本发明具体应用例基于双FPGA的实现的CPU插件架构示意图；
[0026]图13为本发明具体应用例两片FPGA芯片的内部结构示意图；
【具体实施方式】
[0027]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]本发明下述实施例中，以现场可编程门阵列芯片(Field-Programmable GateArra，简称FPGA)来实现为例，需要说明的是，也可以通过其他方式来实现，详细不再赘述。
[0029]本发明下述实施例中，以冗余数为2进行说明，在本发明的启发下，冗余数也可以多于2个，本发明实施例详细不再赘述。
[0030]图1为本发明实施例一数据采集、处理和发送装置结构示意图；如图1所示，其可以包括:数据采集模块、冗余的数据处理模块、网络发送模块以及一个或多个网络接口，所述冗余的数据处理模块分别从数据采样模块得到与η个采样数据，经过所述冗余的数据处理模块处理后分别得到η个处理结果，所述网络发送模块选择η个处理结果的组合形成一网络数据帧，通过所述一个或多个网络接口发送该网络数据帧，η为冗余数，η大于等于2。
[0031]优选地，本实施中，所述冗余的处理模块为下列形式之一或组合:物理上冗余的处理器或一个物理芯片中冗余的处理器核;冗余的FPGA芯片或一个FPGA芯片中冗余的处理模块，所述冗余的处理模块的冗余数量至少为2个，冗余的处理模块处理得到η个处理结果。
[0032]优选地，本实施中，所述网络发送模块包含一个或多个网络发送子模块及网络帧比较器，所述网络发送子模块为将η个处理结果的组合转换为网络数据帧的模块。
[0033]优选地，本实施例中，所述网络发送子模块取η个处理结果中一个或多个处理结果的组合，结合报文协议和帧格式要求形成网络数据帧。
[0034]可选地，当所述网络发送子模块多于一个时，多个网络发送子模块形成的网络数据帧经过网络帧比较器，以帧完全相同或关键数据相同或关键数据误差小于预定范围为比较条件，比较通过则取其中一网络数据帧发送，否则不发送。
[0035]图2为本发明实施例二数据采集与数据处理模块结构示意图；如图2所示，数据采集数据处理模块100可以包括:AD采集芯片组以及处理器组，所述AD采集芯片组用于分别对同一模拟信号进行采样处理分别得到互为冗余的采样数据；所述处理器组为冗余处理模块，用于对互为冗余的采样数据分别进行处理得到第一处理结果和第二处理结果。
[0036]本实施例中，优选地，所述AD采集芯片组用于分别对同一模拟信号进行采样处理分别得到第一采样数据和第二采样数据，所述第一采样数据和第二采样数据互为冗余;具体地，所述AD采集芯片组至少包括第一AD采集芯片以及第二AD采集芯片，所述第一AD采集芯片和第二 AD采集芯片用于分别对同一模拟信号进行采样处理分别得到第一采样数据和第二采样数据。
[0037]本实施例中，优选地，所述处理器组用于对第一采样数据进行包括但不限于精度、相位补偿等处理得到第一处理结果数据，以及对第二采样数据进行包括但不限于精度、相位补偿等处理得到第二处理结果数据。具体地，所述处理器组包括第一处理器以及第二处理器，所述第一处理器用于对第一采样数据进行处理得到第一处理结果数据，所述第二处理器用于对第二采样数据进行处理得到第二处理结果数据。
[0038]需要说明的是，在其他实施例中，所述AD采集芯片组可以包括多于3个的AD采集芯片，处理器组可以包括多于3个处理器。
[0039]上述实施例中，所述数据采集模块