CN102736585B - 一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统。是一种基于应用层脉冲有无、成本投入少、主备切换判断时间短、扩展性好、安全性高、稳定可靠、判断方法简单、延续好的一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统。包括监控单元、现地控制单元、脉冲信号发生器和逻辑切换控制器，脉冲信号发生器上设有一号网卡和二号网卡，逻辑切换控制器上设有主用脉冲信号接收器和备用脉冲信号接收器，监控单元与脉冲信号发生器连接，一号网卡与主用脉冲信号接收器连接，二号网卡与备用脉冲信号接收器连接，现地控制单元与逻辑切换控制器连接。本发明主要用于抽水蓄能电厂的计算机监控系统现地控制单元主备冗余通信判断切换技术中。

Description

一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统

技术领域

本发明涉及电力系统计算机监控系统领域，尤其涉及抽水蓄能电厂的计算机监控系统现地控制单元主备冗余通信判断切换技术，具体涉一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统。

背景技术

为保证抽水蓄能电厂的计算机监控系统基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统工作的安全性、稳定性和可靠性，抽水蓄能电厂计算机监控系统的所有现地控制单元，均采用主备冗余的现地控制单元和网络通信线路。当现地控制单元的主用通信线路发生故障导致网络通信中断时，该现地控制单元应能瞬时地、无扰动地、自动切换到备用的网络通信线路，以确保通信与监控系统能够安全的、稳定的、可靠的正常工作。

目前，抽水蓄能电厂计算机监控系统的现地控制单元，在判断网络通信故障中断时，是采用基于网络层的ＩＥＣ８７０－５－１０４通讯规约来完成的。通过现场多次实际试验：ＩＥＣ８７０－５－１０４规约判断机制较复杂，当计算机监控系统现地控制单元的主用网络通信线路通信中断时，需经过５０秒才会切换到备用通信线路，无法保证现地控制单元连续可靠稳定的工作，从而导致发电机组跳机或开机失败。

中国专利授权公告号CN 201433847Y，公开日是2010年03月31日，名称为“新型抽水蓄能电站机组监控系统”的方案中公开了一种新型抽水蓄能电站机组监控系统。它包括机组控制单元、冗余双数据服务器、冗余双操作员工作站、冗余双以太网交换机、交换机一、交换机二以及冗余双光纤交换式工业以太环网，冗余双以太网交换机通过双绞线分别与冗余双数据服务器、冗余双操作员工作站相连；同时冗余双以太网交换机通过冗余双光纤交换式工业以太环网分别与交换机一、交换机二相连，其特征在于所述的交换机一与交换机二通过双绞线分别与机组控制单元相连，机组控制单元通过双绞线与一个或若干个光电转换器相连，光电转换器通过光纤分别与机组终端控制单元以及终端设备相连。不足之处是，这种新型抽水蓄能电站机组监控系统，对机组控制单元判断网络通信故障中断是有基于网络层的ＩＥＣ８７０－５－１０４通讯规约来完成的，判断时间较长，在主用机组控制单元发生故障时候，要切换到备用机组控制单元需要很长的时间，可能导致发电机组跳机或开机失败，安全性、稳定性和可靠性都较差。

发明内容

本发明是为了解决现有抽水蓄能电厂计算机监控系统的现地控制单元，在判断网络通信故障中断时，主备切换时间长，易导致开机失败，安全性、稳定性和可靠性都较差的这些不足。提供一种基于应用层脉冲有无、成本投入少、效果极佳、主备切换判断时间短、扩展性好、管理方便、安装简单、结构简单、安全性高、稳定性好、可靠性强、判断方法简单、延续好的基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统，包括现地控制单元，还包括脉冲信号发生器和逻辑切换控制器，所述的脉冲信号发生器上设有一号网卡和二号网卡，所述的逻辑切换控制器上设有主用脉冲信号接收器和备用脉冲信号接收器，所述的一号网卡与主用脉冲信号接收器连接，所述的二号网卡与备用脉冲信号接收器连接，所述的现地控制单元与逻辑切换控制器连接。

为解决当现地控制单元上逻辑切换控制器的主用脉冲信号接收器通信中断时，能瞬时无扰动地切换至备用脉冲信号接收器。在现地控制单元的监控系统中安装一套带双网卡的脉冲信号发生器，该脉冲信号发生器通过自带的双网卡，同时分别向现地控制单元的主用脉冲信号接收器和备用脉冲信号接收器发送连续脉冲信号。当现地控制单元的主用脉冲信号接收器由于故障导致接收不到脉冲信号时，现地控制单元通过应用层逻辑切换控制器，立刻判断为主用脉冲信号接收器通信中断，并瞬时无扰动的切换至备用脉冲信号接收器通信线路，以保证监控系统连续可靠稳定的工作。判断方法简单、延续好。

通过双网卡向机组现地控制单元的主用脉冲信号接收器主和备用脉冲信号接收器发送连续的脉冲信号。现地控制单元的主用脉冲信号接收器和备用脉冲信号接收器分别接收脉冲信号。当现地控制单元的主用脉冲信号接收器由于故障导致接收不到脉冲信号时，现地控制单元通过应用层逻辑立刻判断为主用脉冲信号接收器的通信线路中断，并瞬时无扰动的切换至备用脉冲信号接收器的通信线路，以保证监控系统连续可靠稳定的工作。

通过现场实验：当现地控制单元主用脉冲信号接收器故障导致通信中断时，主备切换判断时间短，能瞬时（小于３秒）切换至备用脉冲信号接收器通信线路。保证了现地控制单元的连续稳定可靠工作。

本方案在实际应用中获得了极佳的效果，原来每个月均出现一、两次的跳机或开机失败情况得到了完全的消除，为电厂挽回了极大的经济损失。

作为优选，还包括冗余网络单元，所述的冗余网络单元包括主用通信网路和备用通信网路，所述的主用通信网路分别与一号网卡和主用脉冲信号接收器连接，所述的备用通信网路分别与二号网卡和备用脉冲信号接收器连接。

为解决有若干个现地控制单元需要同时进行监控的情况，本方案设计了冗余网络单元，若干个需要监控的现地控制单元分别连接到冗余网络中，就可以对若干个现地控制单元同时进行监控。扩展性好，不仅大大节省了经济支出，同时也保证了现地控制单元切换通信的安全性、稳定性和可靠性，效果极佳。

作为优选， 所述的主用通信网路为主用环形网路，所述的备用通信网路为备用环形网路。扩展性好，能够大大节省成本，利于本方案的推广应用。

作为优选，所述的主用环形网路分别通过交换机与一号网卡和主用脉冲信号接收器连接，所述的备用环形网路分别通过交换机与二号网卡和备用脉冲信号接收器连接。网卡与网路径分开，保证了主用脉冲信号接收器和备用脉冲信号接收器的可靠性。交换机使得该环形网上可以连接若干台现地控制单元，减小了光纤等网络线路的成本，并保证了传输线路的可靠性，从而保证了监控系统的稳定可靠性。使该系统的扩展性好、管理方便、安装简单、结构简单。

作为优选，所述的现地控制单元可以有若干个，且所述的逻辑切换控制器个数与现地控制单元个数相等。若干个现地控制单元增强了系统的扩展性性，降低了系统的成本。逻辑切换控制器个数与现地控制单元个数相等，一对一的设计，使安全性更高更可靠。

作为优选，所述的脉冲信号发生器包括主用脉冲信号发生器和备用脉冲信号发生器。两个脉冲信号发生器使得本方案设计的系统更加稳定性好，安全可靠。

作为优选，若干主用脉冲信号接收器分别通过单台交换机与主用环形网路连接，若干备用脉冲信号接收器分别通过单台交换机与备用环形网路连接，若干一号网卡是分别通过单台交换机与主用环形网路连接，若干二号网卡是分别通过单台交换机与备用环形网路连接。一对一的设备连接，使得安全性更高更可靠，完全消除电机组跳机或开机失败的问题。

作为优选，还包括网络化远程控制单元，所述的网络化远程控制单元分别通过交换机与主用环形网路和备用环形网路连接。使本方案的环形网络变成了一个较大的网络，可以通过连接在该网络化远程控制单元中的远程计算机监控系统，对若干现地控制单元进行远程监控，实现若干现地控制单元的网络化远程办公和监控管理。 

本发明能够达到如下效果：

1、本方案解决了现有抽水蓄能电厂计算机监控系统的现地控制单元，在判断网络通信故障中断时，主备切换时间长，易导致开机失败，安全性、稳定性和可靠性都较差的这些问题。

2、本方案使基于应用层脉冲有无，使现有抽水蓄能电厂计算机监控系统的现地控制单元，在判断网络通信故障中断时，主备切换时间短，完全避免了开机失败的情况，安全性、稳定性和可靠性都较高。

3、本方案成本投入少，只需在原来的主备冗余的现地控制单元和网络通信线路中加入脉冲发生器，效果极佳。

4、本方案采用应用层逻辑判断方式的有无，来瞬时无扰动的切换至备用通信线路，保证监控系统连续可靠稳定的工作。

5、本方案主备切换判断时间短、扩展性好、管理方便、安装简单、结构简单、安全性高、稳定性好、可靠性强、判断方法简单、延续好。

6、通过现场实验：当现地控制单元主用脉冲信号接收器故障导致通信中断时，能瞬时（小于３秒）切换至备用脉冲信号接收器通信线路。保证了现地控制单元的连续稳定可靠工作。

7、本方案在实际应用中获得了极佳的效果，原来每个月均出现一、两次的跳机或开机失败情况得到了完全的消除，为电厂挽回了极大的经济损失。

附图说明

图1是本发明的一种系统原理连接框图。

图2是本发明需监控若干现地控制单元时的一种系统连接框图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统，如图1所示，包括：现地控制单元1、脉冲信号发生器7和逻辑切换控制器2，脉冲信号发生器上设有一号网卡5和二号网卡6，逻辑切换控制器上设有主用脉冲信号接收器3和备用脉冲信号接收器4。一号网卡与主用脉冲信号接收器连接，二号网卡与备用脉冲信号接收器连接，现地控制单元与逻辑切换控制器连接。逻辑切换控制器可以安装在任意地方，本实施例把逻辑切换控制器安装在现地控制单元端。实施例1是网卡和脉冲信号接收器直接连接的情形。

实施例1的工作过程：  

如图1所示，通过脉冲信号发生器7上的一号网卡5和二号网卡6，把相同的、延续的脉冲信号分别发送到主用脉冲信号接收器3和备用脉冲信号接收器4。现地控制单元1端的主用脉冲信号接收器3和备用脉冲信号接收器4分别接收来自一号网卡5和二号网卡6的脉冲信号。当现地控制单元1端的主用脉冲信号接收器3由于故障导致接收不到脉冲信号时，现地控制单元1通过应用层逻辑立刻判断为主用脉冲信号接收器的通信线路中断，即通过逻辑切换控制器2立刻判断为主用脉冲信号接收器3的通信线路中断，并瞬时无扰动的切换至备用脉冲信号接收器4的通信线路上来，以保证监控系统连续可靠稳定的工作。本实施例判断迅速，从主用通信线路切换到备用通信线路的时间非常短，实验表明小于３秒就可以切换成功。充分保证了现地控制单元1连续的、可靠的、稳定的工作，完全杜绝了发电机组跳机或开机失败，减轻了由于跳机或开机失败所带来的经济损失。

实施例2：如图2所示，包括冗余网络单元，冗余网络单元包括主用通信网路和备用通信网路，主用通信网路分别与一号网卡和主用脉冲信号接收器连接，备用通信网路分别与二号网卡和备用脉冲信号接收器连接。主用通信网路为主用环形网路，备用通信网路为备用环形网路。主用通信网路和备用通信网路可以为任意形态的网络结构，本实施例采用环形的网络结构，包括主用环形网路和备用环形网路。主用环形网路分别设有一号交换机17、二号交换机18、六号交换机22、九号交换机25和十号交换机26，且一号交换机17分别与二号交换机18和九号交换机25连接，六号交换机22分别与二号交换机18和十号交换机26连接，九号交换机25和十号交换机26连接。备用环形网路分别设有三号交换机19、四号交换机20、五号交换机21、七号交换机23和八号交换机24。且三号交换机19分别与四号交换机20和七号交换机23连接，五号交换机21分别与四号交换机20和八号交换机24连接，七号交换机23和八号交换机24连接。

主用环形网路通过九号交换机25与主用一号网卡27连接，主用环形网路通过十号交换机26与备用一号网卡29连接。主用环形网路通过一号交换机17与一号主用脉冲信号接收器13连接，主用环形网路通过二号交换机18与二号主用脉冲信号接收器15连接。备用环形网路通过七号交换机23与主用二号网卡28连接，备用环形网路通过八号交换机24与备用二号网卡30连接。备用环形网路通过三号交换机19与一号备用脉冲信号接收器14连接，备用环形网路通过四号交换机20与二号备用脉冲信号接收器16连接。

现地控制单元可以有若干个，且逻辑切换控制器个数与现地控制单元个数相等。现地控制单元的个数根据实际情况设定，每个现地控制单元连接一台独立的逻辑切换控制器。本实施例的现地控制单元有两个，分别为一号现地控制单元9和二号现地控制单元10。逻辑切换控制器有两台，分别为一号逻辑切换控制器11和二号逻辑切换控制器12。一号逻辑切换控制器11与一号现地控制单元9连接，二号逻辑切换控制器12与二号现地控制单元10连接。在一号逻辑切换控制器11上设有一号主用脉冲信号接收器13和一号备用脉冲信号接收器14，在二号逻辑切换控制器12上设有二号主用脉冲信号接收器15和二号备用脉冲信号接收器16。

脉冲信号发生器包括主用脉冲信号发生器31和备用脉冲信号发生器32。在主用脉冲信号发生器31上设有主用一号网卡27和主用二号网卡28，在备用脉冲信号发生器32上设有备用一号网卡29和备用二号网卡30。

若干主用脉冲信号接收器分别通过单台交换机与主用环形网路连接。主用脉冲信号接收器的台数根据逻辑切换控制器台数决定，并与逻辑切换控制器台数相等。本实施例的主用脉冲信号接收器有两台，分别为一号主用脉冲信号接收器13和二号主用脉冲信号接收器15，一号主用脉冲信号接收器13通过一号交换机17与主用环形网路连接，二号主用脉冲信号接收器15通过二号交换机18与主用环形网路连接。

若干备用脉冲信号接收器分别通过单台交换机与备用环形网路连接。备用脉冲信号接收器的台数根据逻辑切换控制器台数决定，并与逻辑切换控制器台数相等。本实施例的备用脉冲信号接收器有两台，分别为一号备用脉冲信号接收器14和二号备用脉冲信号接收器16，一号备用脉冲信号接收器14通过三号交换机19与备用环形网路连接，二号备用脉冲信号接收器16通过四号交换机20与备用环形网路连接。

若干一号网卡是分别通过单台交换机与主用环形网路连接。一号网卡个数根据脉冲信号发生器个数决定，并与脉冲信号发生器个数相等。本实施例的一号网卡有两个，分别是主用一号网卡27和备用一号网卡29，主用一号网卡27通过九号交换机25与主用环形网路连接，备用一号网卡29通过十号交换机26与主用环形网路连接。

若干二号网卡是分别通过单台交换机与备用环形网路连接。二号网卡个数根据脉冲信号发生器个数决定，并与脉冲信号发生器个数相等。本实施例的二号网卡有两个，分别是主用二号网卡28和备用二号网卡30，主用二号网卡28通过七号交换机23与备用环形网路连接，备用二号网卡30通过八号交换机24与备用环形网路连接。

实施例2还包括网络化远程控制单元33，网络化远程控制单元33通过六号交换机22与主用环形网路连接，网络化远程控制单元33通过五号交换机21与备用环形网路连接。

下面是实施例2的工作过程：  

如图2所示，实施例2的工作过程和实施例1的工作过程是相同的，不同的只是在监控系统中安装了主备两台脉冲信号发生器，通过主备环形网络与多个现地控制单元连接，并且还把主备环形网络通过交换机连接到网络化远程控制单元上，这样就可以通过远程对接入到该网络中的各个现地控制单元进行监控。

本实施例的主用脉冲信号发生器31和备用脉冲信号发生器在同一时间只有一台在工作。

现在以主用脉冲信号发生器31在工作，备用脉冲信号发生器没有工作的情况进行工作过程描述。

主用脉冲信号发生器31产生相同的、延续的脉冲信号，主用一号网卡27通过九号交换机25把脉冲信号发送到主用环形网络上，一号交换机17把主用环形网上的脉冲信号发送到一号主用脉冲信号接收器13，二号交换机18把主用环形网上的脉冲信号发送到二号主用脉冲信号接收器15，五号交换机21把主用环形网上的脉冲信号发送到网络化远程控制单元33。

主用脉冲信号发生器31产生相同的、延续的脉冲信号，主用二号网卡28通过七号交换机23把脉冲信号发送到备用环形网络上，三号交换机19把备用环形网上的脉冲信号发送到一号备用脉冲信号接收器14，四号交换机20把备用环形网上的脉冲信号发送到二号备用脉冲信号接收器16，六号交换机22把备用环形网上的脉冲信号发送到网络化远程控制单元33。

一号现地控制单元9端的一号主用脉冲信号接收器13和一号备用脉冲信号接收器14分别同时接收来自主用脉冲信号发生器31发送来的脉冲信号。

二号现地控制单元10端的二号主用脉冲信号接收器15和二号备用脉冲信号接收器16分别同时接收来自主用脉冲信号发生器31发送来的脉冲信号。

网络化远程控制单元33也同时接收来自主用脉冲信号发生器31发送来的脉冲信号。用户可根据网络化办公的需要，把本发明接入到网络中去，实现网络化办公与监控。

当一号现地控制单元9端的一号主用脉冲信号接收器13由于故障导致接收不到脉冲信号时，一号现地控制单元9通过应用层逻辑立刻判断为一号主用脉冲信号接收器13的通信线路中断，即通过一号逻辑切换控制器11立刻判断为一号主用脉冲信号接收器13的通信线路中断，并瞬时无扰动的切换至一号备用脉冲信号接收器14的通信线路上来，以保证监控系统连续可靠稳定的工作。

当一号现地控制单元10端的二号主用脉冲信号接收器15由于故障导致接收不到脉冲信号时，二号现地控制单元10通过应用层逻辑立刻判断为二号主用脉冲信号接收器15的通信线路中断，即通过二号逻辑切换控制器12立刻判断为二号主用脉冲信号接收器15的通信线路中断，并瞬时无扰动的切换至二号备用脉冲信号接收器16的通信线路上来，以保证监控系统连续可靠稳定的工作。

备用脉冲信号发生器的工作过程和主用脉冲信号发生器的工作过程相同，在此不做叙述。

本实施例不仅判断迅速，并且实现了网络化监控，对任意多个现地控制单元都可以同时进行监控。充分保证了各个现地控制单元连续的、可靠的、稳定的工作，也充分体现了基于应用层脉冲有无判断迅速的特点，完全杜绝了发电机组跳机或开机失败，减轻了由于跳机或开机失败所带来的经济损失。

本发明的成本投入少、效果极佳、主备切换判断时间短、扩展性好、管理方便、安装简单、结构简单、安全性高、稳定性好、可靠性强、判断方法简单、有较好延续性。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统，包括现地控制单元（1），其特征在于，还包括脉冲信号发生器（7）和逻辑切换控制器（2），所述的脉冲信号发生器上设有一号网卡（5）和二号网卡（6），所述的逻辑切换控制器上设有主用脉冲信号接收器（3）和备用脉冲信号接收器（4），所述的一号网卡与主用脉冲信号接收器连接，所述的二号网卡与备用脉冲信号接收器连接，所述的现地控制单元与逻辑切换控制器连接；还包括冗余网络单元，所述的冗余网络单元包括主用通信网路和备用通信网路，所述的主用通信网路分别与一号网卡和主用脉冲信号接收器连接，所述的备用通信网路分别与二号网卡和备用脉冲信号接收器连接；所述的现地控制单元设有若干个，且所述的逻辑切换控制器个数与现地控制单元个数相等。

2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统，其特征在于，所述的主用通信网路为主用环形网路，所述的备用通信网路为备用环形网路。

3.根据权利要求2所述的一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统，其特征在于，所述的主用环形网路分别通过交换机与一号网卡和主用脉冲信号接收器连接，所述的备用环形网路分别通过交换机与二号网卡和备用脉冲信号接收器连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统，其特征在于，所述的脉冲信号发生器包括主用脉冲信号发生器和备用脉冲信号发生器。

5.根据权利要求3所述的一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统，其特征在于，若干主用脉冲信号接收器分别通过单台交换机与主用环形网路连接，若干备用脉冲信号接收器分别通过单台交换机与备用环形网路连接，若干一号网卡是分别通过单台交换机与主用环形网路连接，若干二号网卡是分别通过单台交换机与备用环形网路连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于脉冲的现地控制单元主备通信判断切换系统，其特征在于，还包括网络化远程控制单元，所述的网络化远程控制单元分别通过交换机与主用环形网路和备用环形网路连接。

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