[發(fā)明專利]基于組件式CPU設(shè)計(jì)的分散式監(jiān)錄系統(tǒng)架構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810019329.7
• 申請(qǐng)日: 2008-01-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101216703A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁俊健;李鵬;曾水根;許學(xué)芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/048
• 分類號(hào): G05B19/048
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于組件式CPU設(shè)計(jì)的分散式監(jiān)錄系統(tǒng)架構(gòu)，該架構(gòu)可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中廠站的監(jiān)視、錄波和分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)中機(jī)組容量的不斷增大和電壓等級(jí)的不斷提高，對(duì)于機(jī)組運(yùn)行狀況的監(jiān)視錄波的必要性也日益增大。一套好的錄波裝置，對(duì)于監(jiān)視勵(lì)磁系統(tǒng)、機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)、判斷保護(hù)動(dòng)作行為、保護(hù)新原理研究、確定熱工保護(hù)和電氣保護(hù)的動(dòng)作順序等都將起到莫大的作用。

而目前在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的錄波裝置，大都采用集中式設(shè)計(jì)，即由一套CPU系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)所有模擬量、數(shù)字量的采集、錄波起動(dòng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和上傳工作。這種方式存在著明顯的不足：裝置數(shù)據(jù)采集部分存儲(chǔ)器單一，容量不夠，數(shù)據(jù)尚未轉(zhuǎn)存時(shí)如果來(lái)新的故障就會(huì)遭覆蓋；各裝置所采集的數(shù)據(jù)在時(shí)間軸上不同步，聯(lián)網(wǎng)分析困難；裝置靈活性不夠，可擴(kuò)展性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有集中式錄波裝置存在的問(wèn)題，提出一種基于組件式CPU設(shè)計(jì)的分散式監(jiān)錄系統(tǒng)架構(gòu)，在此架構(gòu)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)集故障數(shù)據(jù)記錄與分析、運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析的監(jiān)錄與分析系統(tǒng)。

具體通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

基于組件式CPU設(shè)計(jì)的分散式監(jiān)錄系統(tǒng)架構(gòu)，包括若干個(gè)數(shù)據(jù)采集控制單元，一個(gè)管理單元和一個(gè)遠(yuǎn)方分析站，數(shù)據(jù)采集控制單元采用模塊化設(shè)計(jì)，彼此間獨(dú)立，與管理單元之間經(jīng)以太網(wǎng)通信，管理單元和遠(yuǎn)方分析站經(jīng)以太網(wǎng)通信，數(shù)據(jù)采集控制單元負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算、起動(dòng)判據(jù)、數(shù)據(jù)的就地存儲(chǔ)及與管理單元的通信，數(shù)據(jù)采集控制單元的數(shù)量根據(jù)具體工程需要可靈活配置；管理單元負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、定值整定、通信管理、數(shù)據(jù)分析、用戶管理等功能；遠(yuǎn)方分析站負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)自多個(gè)管理單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，實(shí)現(xiàn)故障信息綜合管理與分析、網(wǎng)絡(luò)通信、電氣主接線圖繪制等功能，作為管理單元數(shù)據(jù)分析功能的擴(kuò)充和完善。

在該架構(gòu)中設(shè)計(jì)了如下的同步機(jī)制，由第一數(shù)據(jù)采集控制單元(1)上的定時(shí)計(jì)數(shù)器負(fù)責(zé)產(chǎn)生采樣脈沖，經(jīng)高速光耦隔離后觸發(fā)其他各數(shù)據(jù)采集控制單元的采樣中斷，采用同步秒脈沖和絕對(duì)時(shí)鐘報(bào)文來(lái)統(tǒng)一各數(shù)據(jù)采集控制單元的絕對(duì)時(shí)鐘。

在該架構(gòu)中設(shè)計(jì)了用硬件實(shí)現(xiàn)同步錄波，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)采集控制單元滿足錄波起動(dòng)判據(jù)后，立刻發(fā)出一個(gè)起動(dòng)脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)經(jīng)高速光耦隔離后，循環(huán)被其它數(shù)據(jù)采集控制單元接收，觸發(fā)中斷，作為起動(dòng)錄波的信號(hào)。

在各數(shù)據(jù)采集控制單元設(shè)置就地掉電不丟失存儲(chǔ)介質(zhì)，在整個(gè)系統(tǒng)起動(dòng)錄波后首先由各個(gè)數(shù)據(jù)采集控制單元將數(shù)據(jù)進(jìn)行就地存儲(chǔ)，錄波結(jié)束后再通過(guò)以太網(wǎng)上傳到管理單元的錄波數(shù)據(jù)硬盤中。

整個(gè)系統(tǒng)采用以太網(wǎng)通信方式。每個(gè)數(shù)據(jù)采集控制單元和管理單元都分配唯一的IP地址，數(shù)據(jù)采集控制單元的IP地址固化在程序內(nèi)，管理單元內(nèi)部IP地址固化，外部IP地址由工程配置確定。數(shù)據(jù)采集控制單元、管理單元經(jīng)過(guò)內(nèi)部以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的高速通信。

采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的架構(gòu)搭建的監(jiān)錄系統(tǒng)，因?yàn)椴捎昧私M件式的CPU設(shè)計(jì)，可以根據(jù)具體工程模擬量、開(kāi)入量通道的數(shù)量對(duì)數(shù)據(jù)采集控制單元的數(shù)量進(jìn)行靈活的配置，可擴(kuò)展性強(qiáng)，又能有效控制硬件成本。采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的同步機(jī)制和協(xié)調(diào)起動(dòng)機(jī)制，使得系統(tǒng)各數(shù)據(jù)采集控制單元所采集的數(shù)據(jù)在時(shí)間軸上嚴(yán)格一致，便于進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)分析。采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)分散二級(jí)存儲(chǔ)機(jī)制，使得原本龐大的錄波數(shù)據(jù)分散到了各個(gè)數(shù)據(jù)采集控制單元，確保了連續(xù)故障時(shí)錄波數(shù)據(jù)不被覆蓋。采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信機(jī)制，確保了任意兩個(gè)單元之間在網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)都不會(huì)產(chǎn)生沖突，從而保證了大容量錄波數(shù)據(jù)的高速傳輸。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明：

圖1為基于組件式CPU設(shè)計(jì)的分散式監(jiān)錄系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖2為分散式監(jiān)錄系統(tǒng)同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)框圖；

圖3為分散式監(jiān)錄系統(tǒng)協(xié)調(diào)起動(dòng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)框圖；

圖4為分散式監(jiān)錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)分散二級(jí)存儲(chǔ)機(jī)制實(shí)現(xiàn)框圖；

圖5為分散式監(jiān)錄系統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信機(jī)制實(shí)現(xiàn)框圖。

具體實(shí)施方式

基于組件式CPU設(shè)計(jì)的分散式監(jiān)錄系統(tǒng)架構(gòu)，其具體實(shí)施方式包括若干個(gè)數(shù)據(jù)采集控制單元，一個(gè)管理單元和一個(gè)遠(yuǎn)方分析站，數(shù)據(jù)采集控制單元采用模塊化設(shè)計(jì)，彼此間獨(dú)立，與管理單元之間經(jīng)以太網(wǎng)通信，管理單元和遠(yuǎn)方分析站經(jīng)以太網(wǎng)通信。具體實(shí)現(xiàn)方式如下：

1.該架構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)采用分散式結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)，以以太網(wǎng)絡(luò)為核心，構(gòu)成多CPU并行工作的整體。