专利名称：一种智能变电站链路冗余采样值切换电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于智能变电站技术领域，特别涉及一种智能变电站链路冗余采样值切换电路。
背景技术：
智能变电站的应用是随着智能变电站相关技术的工程化的不断发展而推广的，经历了从简单到复杂、从试点工程到小批量推广的过程。智能变电站中与继电保护应用相关的通信服务主要是GOOSE服务和SV服务，其中GOOSE服务主要用于过程层和间隔层设备之间的开关量传输，主要包括保护跳闸、启动失灵、断路器信息获取等内容，也可以完成少量实时性要求不高的模拟量传输，主要是测控装置的功能应用；SV服务主要是用于间隔层设备获取采样值。GOOSE和SV服务比较起来，SV实时性要求很高，通信流量也很大，从实现上来说，GOOSE的实现门槛更低一些，这也就导致了 GOOSE服务早于SV服务应用于智能变电站中。早期的SV应用基本都采用组网方式，首先是GOOSE和SV分开组网的应用方式，逐步发展到GOOSE和SV合并组网的应用方式。GOOSE和SV的工程应用尝试有力地推动了智能变电站工程化应用，同时，随着智能变电站试点工程的实施，GOOSE和SV的工程应用水平也在不断提高，但是期间也暴露出一些问题，比较突出的问题就是继电保护系统的可靠性的下降。在国网组织的基于GOOSE和SV组网应用的几次智能变电站集中测试中，发现组网应用情况下SV服务出现了较多问题，一方面是各厂家装置的完善程度不够，另外一方面表现出组网应用情况下SV服务还有很多问题没有得到根本解决，严重地影响了继电保护系统的可靠性，这些问题直接导致了 441规范《智能变电站继电保护技术规范》的出台。国网《智能变电站继电保护技术规范》确定了保护设备“直接采样、直接跳闸”的实现方式，直采直跳方式从根本上回避了 SV采样数据的同步问题和交换机的数据交换问题，这种方案不依赖于网络，可以避免因使用交换机所带来的一系列问题，而且采用直采方式采样同步在IED设备完成，不依赖于时钟源的同步脉冲，故整体技术性能及安全可靠性高。但对于跨间隔设备(如母线保护)，为实现“直接采样、直接跳闸”，需提供大量的采样值及GOOSE接口，带来的直接问题是保护光口多，设备功耗及发热量大，故障概率高。对于间隔多的应用场合，母线保护可能需要采用分布式方案，带来的问题是增加了主机和子机的通讯环节，影响保护的整体可靠性。从智能变电站的技术方案来讲，无论是现有的点对点应用方式，还是远期的双重化网络方式，都必须充分考虑链路异常的可能性，并且防止单一链路异常情况下，装置的功能不受到影响，是智能变电站过程层集成方式需要考虑的核心问题之一。
实用新型内容本实用新型的目的，在于提供一种智能变电站链路冗余采样值切换电路，其可实现采样值的在线无缝切换，保证任一链路故障情况下采样值数据的传输可靠性不受影响。[0009]为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是:一种智能变电站链路冗余采样值切换电路，包括两块DSP插件和背板差分总线，第一块DSP插件包括百兆SFP光模块、PHY、第一 FPGA和第一 DSP，所述百兆SFP光模块将外部输入的百兆光信号转换为百兆差分电信号，然后发送给PHY ;所述PHY经过内部编解码后，再将数据通过RMII以太网高速接口发送给FPGA ;所述FPGA将前述解码后的数据进行数据链路解析并将解码后的数据分组存储在内部FIFO中；同时，DSP通过EPPI同步高速接口将有效数据读入该DSP的DDR，并发送给第一 FPGA ;所述第二块DSP插件包括有相互连接的第二 FPGA和第二 DSP，所述第二 FPGA通过背板差分总线连接第一 FPGA，以同步第一 DSP发送给第一 FPGA的采样数据。采用上述方案后，本实用新型在采样值链路冗余情况下，无论是点对点和组网链路冗余，或者是双重化网络冗余方式，均可实现采样值的在线无缝切换，保证任一链路故障情况下采样值数据的传输可靠性不受影响。
图1是本实用新型的结构框图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。本实用新型提供一种智能变电站链路冗余采样值切换电路，包括DSP插件1、DSP插件2和背板差分总线。如图1所示，DSP插件I包括百兆SFP光模块、PHY、FPGA和DSP，所述DSP插件I通过光纤收发器可与外部光纤以太网连接，外部输入的百兆光信号通过DSP插件I上的百兆SFP光模块转换为百兆差分电信号，然后经过阻容匹配的百兆差分通道，将以太网通讯数据发送给以太网物理层专用芯片PHY;所述以太网物理层专用芯片PHY经过内部编解码后，将收到链路层(MAC)的数据通过RMII以太网高速接口发送给现场可编程门阵列芯片FPGA ;所述现场可编程门阵列芯片FPGA将解码后的数据进行数据链路解析并将解码后的数据分组存储在内部数据缓存队列FIFO中；同时，数字信号处理器芯片DSP通过EPPI同步高速接口将有效数据读入数字信号处理器芯片DSP的外部同步存储器DDR，完成存储和处理。所述DSP插件2包括有相互连接的FPGA和DSP，为了保证DSP插件2中的DSP能收到同样的数据内容，DSP插件I中的DSP会将采样数据通过EPPI接口发送给现场可编程门阵列芯片FPGA，FPGA中的背板总线控制器会收集这些数据，并通过背板差分总线同步给DSP插件2中的FPGA。DSP插件2中的FPGA的背板总线控制器会将这些数据接收并填入数据缓冲队列FIFO，供本板DSP读取，随后DSP插件2上的DSP便可对采样值进行插值、计算等处理。DSP插件I中的DSP通过EPPI同步高速接口将数据写入FPGA，FPGA通过高速串行口接至本板的LVDS差分驱动器，不同板卡之间的LVDS差分驱动器的输出直接相连。根据链路控制数据可从任一个DSP插件的FPGA经过LVDS芯片传输到背板差分总线，然后再传输到另一个DSP插件的LVDS芯片，然后再传输到对应的FPGA，最终FPGA通过EPPI同步高速接口将数据写入DSP，完成数据交换。[0019]两块DSP插件通过背板总线连接，根据链路控制数据可从一个DSP插件实时传输数据到另外一个DSP插件。在本实施例中，DSP插件I中的以太网物理层专用芯片采用88E3082，现场可编程门阵列芯片采用XC6SLX25，光纤收发器采用GTLS-1303-02MIL，DSP芯片采用ADSP-BF548。需要说明的是，以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种智能变电站链路冗余采样值切换电路，其特征在于:包括两块DSP插件和背板差分总线，第一块DSP插件包括百兆SFP光模块、PHY、第一 FPGA和第一 DSP，所述百兆SFP光模块将外部输入的百兆光信号转换为百兆差分电信号，然后发送给PHY ;所述PHY经过内部编解码后，再将数据通过RMII以太网高速接口发送给FPGA ;所述FPGA将前述解码后的数据进行数据链路解析并将解码后的数据分组存储在内部FIFO中；同时，DSP通过EPPI同步高速接口将有效数据读入该DSP的DDR，并发送给第一 FPGA ;所述第二块DSP插件包括有相互连接的第二 FPGA和第二 DSP，所述第二 FPGA通过背板差分总线连接第一 FPGA，以同步第一 DSP发送给第一 FPGA的采样数据。
专利摘要本实用新型公开一种智能变电站链路冗余采样值切换电路，包括两块DSP插件和背板差分总线，两块DSP插件之间的数据交换通过背板差分总线来实现。根据链路控制，数据可从任一个DSP插件的FPGA经过LVDS芯片传输到高速背板总线，然后再传输到另一个DSP插件的LVDS芯片，然后再传输到对应的FPGA，最终FPGA通过PPI高速同步并行接口将数据写入逻辑运算DSP处理器，完成数据交换。本实用新型在采样值链路冗余情况下均可实现采样值的在线无缝切换，保证任一链路故障情况下采样值数据的传输可靠性不受影响。
文档编号H02J13/00GK203071658SQ20132006309
公开日2013年7月17日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者赵燕茹, 杨臻, 周纬, 莫娟, 李力, 文继峰, 吕航, 朱晓彤, 李广华 申请人:中国电力科学研究院, 南京南瑞继保电气有限公司