一种基于光纤以太网的分布式安全稳定控制装置的制作方法

本实用新型涉及电力系统电网安全稳定控制技术领域，具体涉及一种基于光纤以太网的分布式安全稳定控制装置。

背景技术：

安全稳定控制装置是保持电力系统安全稳定运行的第二道防线。由两个及以上厂站的稳控装置通过通信设备连接构成安全稳定控制系统，不同厂站的安全稳定控制装置根据其在系统中所处位置和作用不同，一般可分为稳定控制主站、稳定控制子站和稳定控制执行站。

现有的安全稳定控制装置大多为多台独立装置和通信设备构成，这并不是严格意义上讲的分布式安全稳定控制装置。现有的安全稳定控制装置主机无法统一管理从机，包括管理从机的定值和压板、管理从机动作报告等等，主从机装置无法统一建模，主从机需分别配置模型文件，分别接入站控层进行通讯。这些都降低了安全稳定控制装置在工程上实施中的灵活性和可扩展性，同时也给运维人员日常维护安稳系统造成了不便，在电压等级高的稳控厂站，运维人员可能需要到多个保护控制小室去查看从机的运行工况。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术的不足，提出了一种基于光纤以太网的分布式安全稳定控制装置，装置分为主机和从机，主机通过光纤以太网连接所有从机，主机对所有从机进行统一管理，统一建模，这种分布式架构在安全稳定控制系统工程应用中非常灵活，可扩展性也强，同时也便于稳控系统运维人员日常维护。

本发明所采取的技术方案为：一种基于光纤以太网的分布式安全稳定控制装置，包括主机和若干从机，所述主机包括hmi模件、主机cpu模件、cc模件和opt模件，所述hmi模件、cc模件和opt模件均通过母板hsb总线与所述主机cpu模件连接，所述cc模件包括若干个sfp光纤以太网接口用于连接所述从机，所述cc模件用于所述主机和所述从机的数据交互，所述opt模件上设置有若干光纵通道接口，所述主机通过所述光纵通道接口与多个远方厂站内的安全稳定控制装置通信；

所述从机包括从机cpu模件和ac模件，所述从机cpu模件通过sfp光纤以太网接口与主机的cc模件相连接，所述ac模件用于采集线路元件、主变元件或机组元件的三相电压电流信号，并将采集到的信号传送给从机cpu模件，所述从机cpu模件将接收到的信号通过光纤以太网传送给主机的cc模件，cc模件通过母板hsb总线将数据传送给主机cpu模件。

进一步的，所述从机cpu模件包括从机主cpu模件和从机从cpu模件，所述从机主cpu模件与从机从cpu模件之间通过hsb总线相连接；

所述从机主cpu模件通过sfp光纤以太网接口与主机的cc模件相连接，所述从机从cpu模件完成所有模拟量通道的冗余采样，防止单块cpu采样异常带来的装置误动作。

进一步的，所述主机cc模件上有8个sfp光纤以太网接口，主机配置有少于或等于4块opt模件，每一块opt模件上有8个2m光纵通道接口，从机设置有1～8台。

进一步的，每台从机配置有少于或等于3块ac模件，每一块ac模件上有6个电压互感器和6个电流互感器，单台从机可采集6条线路的三相电压电流信号。

进一步的，所述ac模件通过低通滤波器与所述从机cpu模件相连接。

进一步的，所述主机还包括主机面板模件，所述主机面板模件通过以太网与所述hmi模件连接。

进一步的，所述主机包括有主机开入模件和主机开出模件，所述从机包括有从机开入模块和从机开出模块，所述主机开入模件和主机开出模件均通过io总线连接所述主机cpu模件，所述从机开入模块和从机开出模块均通过io总线连接所述从机cpu模件。

本发明所产生的有益效果包括：使用本实用新型的基于光纤以太网的分布式安全稳定控制装置采用一台主机多台从机的分布式结构，主从机之间的所有应用数据和管理数据都通过百兆光纤以太网进行交换，主机可以统一管理所有从机的定值整定、压板投退、动作报告查看等功能，主机可以集成所有从机的逻辑功能一起建模并统一与站控层进行通讯，增强了工程实施的灵活性和可扩展性，更便于稳控系统运维人员的日常维护。

附图说明

图1本实用新型的一种基于光纤以太网的安全稳定控制装置的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

图1是本实用新型的一种基于光纤以太网的安全稳定控制装置的系统框图。本实施例中的安全稳定控制装置包括1台主机装置和1～8台从机装置，从机与主机通过光纤以太网相连。

主机装置包括hmi模件、主机cpu模件、cc模件、opt模件、主机开入模件、主机信号模件、主机面板模件、主机母板模件和主机电源模件。hmi模件、cc模件、opt模件通过主机母板模件上内部高速hsb总线相连接主机cpu模件；主机cpu模件与主机开入模件、主机开出模件、主机信号模件通过主机母板模件上io总线相连接；主机电源模件与主机母板模件相连接，hmi模件通过内部以太网与主机面板模件相连接。

主机cc模件上有8个sfp光纤以太网接口，可以连接1～8台从机。cc模件负责主机与从机数据报文交换，包括从机cpu与主机cpu之间的应用数据报文，从机cpu与主机hmi之间的管理数据报文。

主机最多可以配置4块opt模件，每一块opt模件上有8个2m光纵通道接口，可通过2m光纵通道接口与多个远方厂站内的安全稳定控制装置通信，组成区域电网安全稳定控制系统。远方厂站区别于本变电站或发电站，远方厂站是指地理位置在别处的变电站或发电站。

主机hmi模件除管理主机cpu外，还可以通过光纤以太网管理所有从机cpu，hmi模件可以管理所有cpu模件的定值、压板、动作报告等。hmi模件负责主从机cpu模件信息对外界面显示和按键操作响应等功能。

从机包括从机cpu模件、ac模件、从机开入模件、从机开出模件、从机信号模件、从机面板模件、从机母板模件和从机电源模件。从机cpu模件包括从机主cpu模件和从机从cpu模件，两者之间通过hsb总线相连接；从机主cpu模件和从机从cpu模件均与从机开入模件、从机开出模件、从机信号模件通过从机母板模件上io总线相连接；从机电源模件与从机母板模件相连接；从机无hmi模件，从机主cpu由主机hmi模件统一管理。从机主cpu模件通过内部以太网与面板模件相连接，负责控制从机指示灯。ac模件通过低通滤波器与从机cpu模件（从机主cpu模件和从机从cpu模件）相连接。

从机最多可以配置3块用于采集线路电压电流的ac模件，每一块ac模件上有6个电压互感器和6个电流互感器，单台从机最多可以实现6条线路的三相电压电流采集。

从机配置主从两块cpu模件，可以实现所有模拟量通道的冗余ad采集，有效防止因为cpu模件上ad芯片采样异常带来的装置误动作。从机主cpu模件通过模件背板上的sfp光纤以太网接口与主机的cc模件相连接，与主机进行数据报文交换。主从cpu都实现所有模拟量通道的采样，保证冗余采样。从机主cpu跟主机的cc模件交互应用数据，与主机的hmi模件交互管理数据。从机从cpu实现所有模拟量通道的冗余采样，保证采样异常时装置不误动。

本实用新型的工作原理简述如下：

基于光纤以太网的分布式安全稳定控制装置适用于各电压等级的电网安全稳定控制系统中的稳定控制主站、稳定控制子站或稳定控制执行站。从机的ac模件负责采集线路元件、主变元件或机组元件的三相电压电流信号，并将上述模拟量信号传送给从机主cpu模件和从机从cpu模件。从机的主cpu模件负责模拟量信号的计算、元件故障判别，并将判别结果和元件信息通过光纤以太网传送给主机装置的cc模件。cc模件收到数据报文后，通过母板hsb总线将数据传送给主机cpu模件。若本装置用于稳定控制执行站，通过opt模件上的2m光纵接口，主机cpu将所有从机上传的应用数据报文上送至稳定控制主站或子站，同时主机cpu也接收主站或子站下发的控制命令，并将命令经cc模件和光纤以太网下发给从机cpu执行。若本装置用于稳定控制主站或子站，主机cpu通过opt模件接收所有执行站装置主机上传的应用数据报文，识别系统运行方式，判别电力系统故障，根据存储在cpu模件中的控制策略表实施切机、切负荷等控制措施，并将控制命令通过opt模件下发给各个执行站主机cpu。

hmi模件与主从机cpu模件之间的管理数据报文流程如下：hmi模件将定值管理、压板管理等管理类数据报文发送至母板hsb总线，若为主机装置，主机cpu模件直接读取hsb总线上管理数据报文并回复响应给hmi模件；若为从机装置，主机cc模件读取管理数据报文，并将报文通过主从机之间的光纤以太网下发给从机主cpu模件，从机主cpu模件收到管理报文后回复响应，报文沿原通信路径返回给hmi模件，从而实现hmi模件对主机cpu模件和从机主cpu模件的统一管理，本实施例中装置可选用如下型号的模件，当然也可以选用可实现相应功能的其余市场上可购买得到的模件，各模件可选用型号如下：主机cpu模件/从机主cpu模件/从机从cpu模件：nps-cpu.c-a-02；hmi模件：nps-hmi.d-a-01；cc模件：nps-cc.a-b-01；opt模件：nps-cc.d-a-08；主机开入模件/从机开入模件：nps-di.c-b-02；主机信号模件/从机信号模件：nps-sig.a-b-01；主机开出模件/从机开出模件：nps-do.a-b-02；主机面板模件：nps-pnl.c-b-02；从机面板模件：nps-pnl.c-b-03；主机母板模件：nps-mb.a-b-01；从机母板模件：nps-mb.a-c-01；主机电源模件/从机电源模件：nps-pwr.b-a-01；ac（交流）模件：nps-ac.a-a-23；

采用本实用新型的基于光纤以太网的分布式安全稳定控制装置的益处，采用一台主机多台从机的分布式结构，主从机之间的所有应用数据和管理数据都通过百兆光纤以太网进行交换，主机可以统一管理所有从机的定值整定、压板投退、动作报告查看等功能，主机可以集成所有从机的逻辑功能一起建模并统一与站控层进行通讯，增强了工程实施的灵活性和可扩展性，更便于稳控系统运维人员的日常维护。从机不需要配置模型文件与站控层进行通讯，从机的逻辑功能都整合到主机模型文件中，由主机统一配置后与站控层进行通讯。主机opt模件可以通过2m光纵通道连接多个远方厂站的安全稳定控制装置，实现区域电网的安全稳定控制系统。

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。