[發明專利]刀片式構架的數據集中器

有效

• 申請號: 201210194426.6
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102801211A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 王亮;劉偉;陳玉林;侯學勇;呂航;文繼鋒;李力;馮亞東;陳松林
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明屬于電力系統及其自動化技術領域，涉及電網廣域測量系統。

背景技術

為進一步加強電力系統調度中心對電力系統的動態穩定監測和分析能力，應在重要的變電站和發電廠安裝同步相量測量裝置（PMU），構建電力系統實時動態監測系統，并通過調度中心的廣域測量系統（WAMS）主站實現對電力系統動態過程的監測和分析。該系統將成為電力系統調度中心的動態實時數據平臺的主要數據源之一，并逐步與EMS系統及安全自動控制系統相結合，以加強對電力系統動態安全穩定的監控，提高調度機構準確把握系統運行狀態的能力，并有助于研究大電網的動態過程，為制訂電力系統控制策略和設計、運行、規劃方案提供依據。

在此背景下發展起來的PMU子站系統主要用于電力系統同步相量測量和輸出以及動態過程的記錄，其核心特征包括基于標準時鐘信號的同步相量測量、失去標準時鐘信號的守時能力、PMU與WAMS主站之間能夠實時通信并遵循有關通信協議。

數據集中器（PDC）是連接PMU測量單元和WAMS主站的關鍵環節，數據集中器（PDC）和PMU二者構成PMU子站系統。PDC從PMU單元收集相量測量數據，并進行同步組包、本地存儲以及發送至WAMS主站。現有的PDC大多采用工控機模式，其優點是無需專門設計硬件、產品開發周期短，但一般的工控機是通用設備，作為數據集中器其針對性、可靠性、可擴展性都比較差。

1.數據集中器的基本應用需求分析。

WAMS電網廣域測量系統典型結構如圖1所示，其中PMU測量單元負責完成電流、電壓、開關量采集以及相量計算和功角測量等功能，并將計算所得的數據送到數據集中器，經數據集中器打包后通過調度數據網或專網發送至主站，同時還要將這些數據在本地進行存儲。數據集中器可以向主站提供兩種數據，一是實時數據，根據實際應用需求，數據集中器必須能以最快10ms一幀的速率向主站均勻發送實時相量數據，發送速率可配置。同時發送的內容也能夠定制，主站通過下發CFG2配置文件，要求數據集中器根據配置有選擇地發送相量數據；二是離線數據，離線數據是指數據集中器本地保存的歷史相量數據和暫態故障錄波數據，當主站召喚歷史相量數據時，這些離線數據幀被插入實時數據發送間隔之間向主站均勻傳輸。當存在多個主站、或多個通道冗余的情況下，就要求數據集中器能以不同的速率、不同的內容通過不同的通道同時與多個WAMS主站通信，某些重要的廠站甚至要向省調、網調以及國調的WAMS系統或EMS系統同時發送數據，若主站有A、B套備用或通信有冗余設計，并要求各通道之間相互獨立，這些需求對通信的擴展能力要求就非常之高，一些場合還要求實時數據和離線數據在調度數據網的Ⅰ區和Ⅱ區分別傳輸，由于可擴展能力弱，現有的工控機模式很難滿足上述各種要求。

除了靈活多變的通信需求外，數據集中器還有保存14天的動態相量數據的存儲要求，若用于控制還有擴展I/O的需求以及內部通信與外部通信網絡隔離的需求等，數字化變電站過程層總線的處理，這些都對數據集中器的適應性和可擴展性提出了新的挑戰。刀片式構架正是應對這些挑戰的最佳方案之一。

2.刀片式構架的基本概念

刀片式構架的概念來自于刀片式服務器。服務器經歷了從第一代塔式服務器到新一代機架式服務器，再到第三代高密度的刀片式服務器，一直在朝高密度方向發展，其目標是體積更小、功耗更低、更高的擴展性和可管理性。

所謂刀片式構架服務器是指在標準高度的機架式機箱內可插裝多個卡式的服務器單元，實現高可用和高密度。每一塊″刀片″實際上就是一塊系統主板。它們可以通過板載硬盤啟動自己的操作系統，如Windows?NT/2000、Linux、VxWorks等，每個刀片都類似于一個個獨立的服務器，在這種模式下，每一塊主板運行自己的系統，服務于指定的不同用戶群，相互之間可以沒有關聯。此外，管理員可以使用系統軟件將這些主板集合成一個服務器集群。在集群模式下，所有的主板可以連接起來提供高速的網絡環境，并共享資源，為相同的或不同的用戶群服務。在集群中插入新的刀片″，就可以擴展服務器應用以及提高整體性能。

這些刀片服務器在設計之初都具有低功耗、空間小、單機售價低等特點，同時它還繼承發揚了傳統服務器的一些技術指標，比如把熱插拔和冗余運用到刀片服務器之中，這些設計滿足了密集計算環境對服務器性能的需求；有的還通過內置的負載均衡技術，有效地提高了服務器的穩定性和核心網絡性能。而從外表看，與傳統的機架、塔式服務器相比，刀片服務器能夠最大限度地節約服務器的使用空間和費用，并為用戶提供靈活、便捷的擴展升級手段。

發明內容