[發明專利]一種基于IEC61850標準的網絡處理器

有效

• 申請號: 201310331629.X
• 申請日: 2013-08-01
• 公開（公告）號: CN103441573A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 張亞朋;袁玉湘;劉洋;于坤山;姜學平
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網智能電網研究院;國網河南省電力公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于信息通信集成技術領域，具體涉及一種基于IEC61850標準的網絡處理器。

背景技術

智能電網是融合電網技術與信息電子技術的交叉技術，建立在集成、高速、雙向通信網絡的基礎上，覆蓋基礎測量、數字變電站、配電自動化以及微網等多個領域。傳統的變電站通信規約主要包括：CDT、SC1801、DNP3.0、N4F、101、103、104等，支持這些規約標準的電力設備所提供的接口和功能各不相同，設備間的“孤島”問題嚴重，信息共享困難，不利于電力系統的穩定與維護。為了方便智能變電站中的各種IED設備的管理及互連，國際電工委員會（IEC）制定并推廣了無縫通信標準IEC61850，作為基于通用網絡通信平臺的變電站自動化系統唯一國際標準。

IEC61850標準的采用，很大程度上改善了信息技術和自動化技術的設備數據集成，解決了IED設備間互操作性差、信息難以共享及系統擴展性差的缺點，減少了現場驗收、運行、監視、診斷、維護的工程量及費用，增加了系統的靈活性。

現有的電力自動化設備IEC61850通信的實現方式包括：

（1）采用共用業務處理器，例如繼保裝置中的保護處理器，通過在其上運行軟件實現對通信規約的支持；采用共用處理器方式占用大量系統資源，降低通信信息處理的速率，不適用于嵌入式系統集成，基本不被設計人員采用；

（2）利用高性能的處理器芯片、外圍接口芯片、電阻、電容等構成通信板插件，運行軟件來實現對IEC61850標準的支持。采用通信板方式同樣存在諸多問題：硬件電路連線復雜，串擾大，影響系統穩定；通信板功率耗散較大，散熱不勻引起系統重啟；結構復雜，開發難度大，周期長，運行維修困難；用料多，投入成本高；體積大，不利于二次設備的就地化；此外，IEC61850規約復雜，采用軟件方式解碼易出錯。以上問題都可能對電網的安全與穩定構成潛在的威脅。

隨著電力自動化設備模塊化、智能化、集成化的趨勢發展，IEC61850通信功能的芯片化，可以大大降低數字變電站智能裝置的開發難度和成本，有助于一、二次裝置的集成，提高設備可靠性與穩定性。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于IEC61850標準的網絡處理器，支持IEC61850協議功能的高實時性、低功耗處理器，應用于智能變電站及配電自動化通信系統。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

提供一種基于IEC61850標準的網絡處理器，其特征在于：所述網絡處理器包括處理器模塊、存儲器模塊、存儲控制器模塊、時鐘管理模塊、內部控制模塊、接口控制器模塊和外部接口模塊；所述存儲器模塊、存儲控制器模塊、時鐘管理模塊、內部控制模塊、接口控制器模塊和外部接口模塊采用AMBA總線與所述處理器模塊雙向連接。

所述處理器模塊包括主處理器和IEC61850協處理器，所述IEC61850協處理器采用互連矩陣的方式，通過多層的AMBA總線與所述主處理器連接，所述存儲器模塊、存儲控制器模塊分別通過AHB總線與所述IEC61850協處理器連接。

所述主處理器發送數據和指令至其他各模塊，同時接收其他各模塊的數據與反饋信息，進行使能控制、任務執行和數據處理；所述IEC61850協處理器發送控制命令，接收存儲器模塊和存儲控制器模塊外擴展存儲器中的數據包，進行IEC61850標準中采樣值中61850-9-1報文解碼，以提高報文信息的處理速度，降低系統資源的占用率。

所述協處理器模塊包括報文接收緩沖模塊、報文解碼模塊和報文校驗模塊和報文存儲模塊；所述報文接收緩沖模塊、報文解碼模塊和報文校驗模塊和報文存儲模塊依次單向連接。

所述報文接收緩沖模塊讀取存儲器模塊和存儲控制器模塊外擴展存儲器中的61850-9-1報文，所述報文解碼模塊讀取報文接收緩沖模塊中的報文信息進行解碼后，所述報文校驗模塊對報文信息進行循環冗余校驗，正確的報文被存儲到報文存儲模塊。

所述存儲器模塊包括SRAM存儲器和FLASH存儲器；所述SRAM存儲器提供所述處理器的運行空間，實現高速實時數據交換，所述FLASH存儲器用于存儲處理器配置文件及啟動程序。

所述存儲控制器模塊包括SDRAM控制器和FLASH控制器；所述SDRAM控制器用于擴展外部SDRAM存儲器，實現外部DDR/DDR2控制；所述FLASH控制器用于擴展外部FLASH存儲器，實現外部FLASH存儲器的擴展和控制。

所述時鐘管理模塊包括實時時鐘模塊、看門狗模塊和鎖相環模塊；