[發明專利]一種基于平衡式通信CPU節點群的分布式遠動機系統與設計方法

在審

• 申請號: 202011443924.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112650363A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 劉剛;張龍;晏先云;呂宏昌;陳秋榮;趙宇明
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保工程技術有限公司;北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G06F1/18
• 分類號: G06F1/18;G06F9/445;G06F9/50
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 趙卿

一種基于平衡式通信CPU節點群的分布式遠動機系統及設計方法，首先設置多CPU節點，確定CPU節點插件模塊個數并依次插入背板槽位，其中每個CPU節點插件用以獨立完成遠動機的其中任意一個應用業務，其次創建以太網與串口通訊的動態前置組，接著分配主、備管理節點并分配數據指紋作為內部識別序號，然后下載配置文件至遠動機存儲器，之后由CPU節點創建本節點IP地址并寫入操作系統，最后遠程機程序運行工作，各節點插件運行節點管理程序。本發明的系統及方法對多態應用業務進行分解，也對單個業務的站內采集通信和遠端傳輸通信進行分解，實現松散耦合的部署方式，冗余運行，以提升遠動機的可靠性。

技術領域

本發明屬于電力系統調度自動化技術領域，涉及一種基于平衡式通信CPU節點群的分布式遠動機系統與設計方法。

背景技術

遠動機設備作為電力系統調度自動化領域的關鍵設備，其核心作用是為了實現調度主站對變電站的二次設備采集數據的監測，以及控制和調節命令的下發。相對于站內監控系統在就地實現的類似功能，遠動機是供遠程監控使用，故稱遠動。隨著電力系統自動化技術的發展，變電站從有人值守逐步轉變為無人值守，遠動機作為遠程監測和控制的門戶設備，又增加了告警直傳和遠程瀏覽兩項業務。同時，可以實現與電力系統其他業務主站通信的設備還有故障信息子站，PMU數據集中器，電量計量單元，網絡安全監測裝置，電能質量監測裝置，輔控網關機等。近年隨著網絡攻擊導致電網故障的案例時有發生，電力系統信息安全建設加強，多個設備出站導致可供入侵的危險點增多，技術趨勢上要求整合所有出站的遠程應用業務到遠動機，統一對該設備實施信息安全策略。

在這種背景下，遠動機承擔的業務包括遠動業務、告警直傳業務、圖形瀏覽業務、電量計量業務、電能質量監測業務、保護故障信息子站業務、安全穩定控制信息傳輸業務、同步相量數據信息傳輸業務、網絡安全信息采集業務、輔控設備信息采集與控制業務。這些業務關注的數據形態各異，業務優先級也有差別，被稱為多態業務。這種形式下，以傳統的工控機模式進行多態業務的承載，并按照規范要求保留CPU負荷率和內存使用率的裕度，大幅度提升了對硬件資源的要求。而硬件故障將會導致所有業務失去，單個業務進行調試修改時該硬件上其他運行業務也受影響，遠動機的運維風險增大了。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出了一種分布式的遠動機硬件設計方法以及配套的多態業務松散耦合部署方法。該方法在硬件上有別于傳統的單CPU工控機，設計了多CPU節點組的模式，在軟件設計上，為適應分布式硬件結構，對多態應用業務進行分解，也對單個業務的站內采集通信和遠端傳輸通信進行分解，實現松散耦合的部署方式，冗余運行，以提升遠動機的可靠性。

本發明采用以下技術方案：

一種基于平衡式通信CPU節點群的分布式遠動機，包括機箱、電源模塊、背板模塊、多組CPU節點插件；其特征在于：

所述電源、背板模塊及多組CPU節點插件均設置在機箱中；

每一CPU節點插件用于獨立完成遠動機的其中任意一個應用業務；

所述背板模塊為具備多個固定插件槽位的背板，多組CPU插件插入背板模塊的對應固定插件槽位形成多組CPU節點；

各個CPU節點通過背板實現應用業務功能；

所述電源模塊為各CPU節點提供所需電能。

本發明進一步包括以下優選方案：

所述CPU節點插件通過插針結構連接到固定插件槽位，每個槽位有5個插針組合為槽位識別碼，槽位識別碼按照槽位順序號自然累加，互不相同；

各個插件通過C類IP地址在內網進行唯一性識別，C類地址的前三個字節固定，最后一個字節由槽位識別碼確定，當CPU插件固定在

一個固定插件槽位后即實現了內部IP地址的自動鎖定。