一种可扩展的智能变电站三层网络报文记录分析装置的制作方法

本实用新型属于电力自动化
技术领域：
，具体涉及一种可扩展的智能变电站三层网络报文记录分析装置。
背景技术：
：随着基于IEC61850规约的智能变电站普及，站内三层网络(站控层、间隔层、过程层)中的大量报文需要分析和记录，因此报文记录及分析装置就变成了站内调试和运行过程中不可或缺的装置。当前国内的智能变电站普遍存在不同地区、不同时期、不同电压等级设计差异比较大的情况，从而表现出光纤接入的数目差异很大，固定数目采集口的装置很难满足这种差异化的需求。在配置多台装置时，出现大量多余光口闲置，CPU模件和存储模件工作能力不饱和等低接入效率的现象，造成的硬件资源的浪费，工程成本的提高。且对于三层网隔离、多小室布置下，无法实现分散采集、集中处理。技术实现要素：针对上述问题，本实用新型提出一种可扩展的智能变电站三层网络报文记录分析装置，该装置由一个数据处理单元或者一个数据处理单元和至少一个扩展单元组成，扩展单元和数据处理单元通过千兆光纤直接相连，相互配合完成不同场景下报文的采集、分析和存储。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：一种可扩展的智能变电站三层网络报文记录分析装置，包括一个数据处理单元；所述数据处理单元包括第一接口电路、第一FPGA芯片、微处理器芯片和存储器芯片，第一接口电路包括十六个LC光纤接口，十六个LC光纤接口均为百兆/千兆可配置，十六个LC光纤接口均可直接用于采集网络报文，或者将LC光纤接口配置成千兆后，可用于与具有千兆光纤接口的接口电路通信，实现扩展；第一接口电路的数据传输端通过第一FPGA芯片与微处理器芯片相连，微处理器芯片的数据传输端还与存储器芯片相连。作为优选方案，所述的一种可扩展的智能变电站三层网络报文记录分析装置，还包括至少一个扩展单元，所述扩展单元包括第二FPGA芯片和第二接口电路，第二接口电路具有七个百兆光纤接口和一个千兆光纤接口，第二接口电路的七个百兆光纤接口用于采集数据，一个千兆光纤接口用于与第一接口电路中被配置成千兆的LC光纤接口相连，第二FPGA芯片的数据传输端与第二接口电路的数据传输端相连，用于与七个百兆光纤接口和一个千兆光纤接口通信。作为优选方案，所述数据处理单元的个数为1，扩展单元的个数为1。作为优选方案，所述数据处理单元的个数为1，扩展单元的个数为2。作为优选方案，所述数据处理单元的个数为1，扩展单元的个数为3。作为优选方案，所述数据处理单元的个数为1，扩展单元的个数为4。作为优选方案，所述数据处理单元的个数为1，扩展单元的个数为5。作为优选方案，所述第二接口电路中的千兆光纤接口用于将扩展单元中的数据汇聚后上传至第一接口电路中的千兆光纤接口，还用于作为时钟同步的对时口，与第一接口电路中的千兆光纤接口连接，实现对时。本实用新型的有益效果：本实用新型的数据处理单元和扩展单元为不对称设计，数据处理单元负责报文的采集、分析和存储，扩展单元负责报文的采集和转发，实际应用中根据需要采集的报文路数，只配置一个数据处理单元和若干台扩展单元，从而适应了不同规模的工程应用需求，也减少了装置的硬件器件，降低了装置的成本。并且在三层网隔离、多小室布置时，实现分布式系统架构，达到全站报文分散采集、集中处理，进一步降低成本。附图说明图1为本实用新型一种实施例的硬件结构示意图；图2为本实用新型一种实施例的工作数据流程图；图3为本实用新型一种实施例的时间同步示意图。具体实施方式为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。如图1所示，一种可扩展的智能变电站三层网络报文记录分析装置，包括一个数据处理单元；所述数据处理单元包括第一接口电路、第一FPGA芯片、微处理器芯片和存储器芯片，第一接口电路包括十六个LC光纤接口，十六个LC光纤接口均为百兆/千兆可配置，十六个LC光纤接口均可直接用于采集网络报文，或者将LC光纤接口配置成千兆后，可用于与具有千兆光纤接口的接口电路相连通信，实现扩展；第一接口电路的数据传输端通过第一FPGA芯片与微处理器芯片相连，微处理器芯片的数据传输端还与存储器芯片相连。在本实用新型中十六个LC光纤接口均为百兆/千兆可配置，这些采集口均可直接用于采集网络报文；配置成千兆后，也可用于与第二接口电路中的千兆光纤接口相连，在本实用新型的优选实施例中，其余的15个LC光纤接口中，可以是全部是千兆光纤接口或者全部是百兆光纤接口，也可以是部分LC光纤接口为千兆光纤接口或者百兆光纤接口，具体分配由实际需求决定。所述的一种可扩展的智能变电站三层网络报文记录分析装置，还包括至少一个扩展单元，所述扩展单元包括第二FPGA芯片和第二接口电路，第二接口电路具有七个百兆光纤接口和一个千兆光纤接口，第二接口电路的七个百兆光纤接口用于采集数据，一个千兆光纤接口用于与第一接口电路中被配置成千兆的LC光纤接口相连，第二FPGA芯片的数据传输端与第二接口电路的数据传输端相连，用于与七个百兆光纤接口和一个千兆光纤接口通信。在本实施例中，所述第二接口电路中的千兆光纤接口用于将扩展单元中的数据汇聚后上传至第一接口电路中的千兆光纤接口，还用于作为时钟同步的对时口，与第一接口电路中的千兆光纤接口连接，实现对时；第一接口电路中的LC光纤接口也可直接用于采集网络报文。本实用新型的配置原则如下：光口数量配置情况<＝16一台数据处理单元<＝22一台数据处理单元+一台扩展单元<＝28一台数据处理单元+二台扩展单元<＝34一台数据处理单元+三台扩展单元<＝40一台数据处理单元+四台扩展单元<＝46一台数据处理单元+五台扩展单元即：在本发明的一种实施例中，当所需光口数量小于或者等于16个时，所述数据处理单元的个数为1，由于光口够用，所以不需要扩展单元。当所需光口数量小于或者等于22个时，所述数据处理单元的个数为1，扩展单元的个数为1。当所需光口数量小于或者等于28个时，所述数据处理单元的个数为1，扩展单元的个数为2。当所需光口数量小于或者等于34个时，所述数据处理单元的个数为1，扩展单元的个数为3。当所需光口数量小于或者等于40个时，所述数据处理单元的个数为1，扩展单元的个数为4。当所需光口数量小于或者等于46个时，所述数据处理单元的个数为1，扩展单元的个数为5。本实用新型中的扩展单元上送报文给数据处理单元时，是通过自定义规约打包后分批上送的。扩展单元中不配置微处理器芯片和存储器芯片，仅配置第二FPGA芯片用于报文接收时打上接收时间戳、报文的打包上传以及PTP时钟同步。实施例一图1是本实用新型的硬件示意图，如图1所示，该装置包括一个数据处理单元加上若干扩展单元，数据处理单元为高度2U的机箱设计，包括16个LC类型的采集口，每个口的百兆/千兆可配置，每个口配置成千兆后均可以通过千兆光纤接入到扩展单元的数据上送口(即第二接口电路中的千兆光纤接口)。扩展单元采用高度1U的机箱设计，包括8个LC类型的采集口，其中7个为百兆千兆光纤接口(用于采集数据)和1个千兆光纤接口(即数据上送口，用于数据汇集和上送)。图2是本实用新型的工作数据流程图，如图2所示，扩展单元的报文采集端口(百兆光纤接口)接收到网络报文，经过扩展单元的数据上送口(千兆光纤接口)发送给数据处理单元进行分析和存储；扩展单元内无微处理器芯片(CPU芯片)、无存储器芯片。本实用新型中的数据处理单元本身也支持采集口(千兆光纤接口)，可以直接接收网络报文；数据处理单元中有微处理器芯片、第一FPGA芯片、存储器芯片。图3是本实用新型的时间同步示意图，如图3所示，扩展单元和数据处理单元之间的时间同步通过PTP协议实现，扩展单元在通讯的千兆光纤中通过PTP规范进行时间同步，用以确保整装置的时钟唯一，数据处理单元作为主端，扩展单元作为从端；外部通过接入站内的时钟源的B码信号对数据处理单元进行授时。装置启动后，扩展单元待数据处理单元授时成功后开始采集网络报文，否则向数据处理单元报对时异常，报文时标切换为驻留时间。综上所述：本实用新型的数据处理单元和扩展单元为不对称设计，数据处理单元负责报文的采集、分析和存储，扩展单元负责报文的采集和转发，实际应用中根据需要采集的报文路数，只配置一个数据处理单元和若干台扩展单元，从而适应了不同规模的工程应用需求，也减少了装置的硬件器件，降低了装置的成本。并且在三层网隔离、多小室布置时，实现分布式系统架构，达到全站报文分散采集、集中处理，进一步降低成本。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页1 2 3