CN103399914B - 基于智能远动的相量数据处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于智能远动的相量数据处理系统，包括：PMU通信模块、WAMS主站通信模块、数据缓存模块、动态录波存储模块、SDB总线接口模块等；其中，所述PMU通信模块实现与PMU装置的数据通信，所述WAMS主站通信模块实现与WAMS主站的数据通信；连接在PMU通信模块和WAMS主站通信模块之间的数据缓存模块将数个PMU的相量数据按同一时间断面进行缓存排序，组成全站的实时数据帧；与数据缓存模块相连的动态录波文件存储模块按预设速率每分钟保存一个动态录波文件；与所述数据缓存模块相连的SDB接口模块将相量数据转换为浮点型数据入库，并对入库后的数据建立统一的访问接口。采用本发明，可以提高智能远动机的处理高频度、高实时性、同步相量数据的数据量。

Description

基于智能远动的相量数据处理系统

技术领域

本发明涉及一体化电网运行的同步相量数据处理技术，特别是涉及基于智能远动的相量数据处理系统。

背景技术

目前，我国电力系统存在二次设备种类繁杂、运行信息割裂、缺乏统一建设和运行标准等问题。对此，国内电力企业提出了建设一体化电网运行智能系统的总体解决方案，厂站端的智能远动机则是支撑该总体解决方案的中流砥柱。

智能远动机是用于变电站的智能通信管理装置，用于全站的数据采集和远动出口，集成了监控、常规远动、保护信息、在线监测、电度计量、PMU、视频采集转发以及站级高级应用等功能。在站内，智能远动机是构建智能数据中心、智能监视中心、智能控制中心、智能管理中心的枢纽。同时，智能远动机支持厂站端数据的统一远方交换功能，支持主站和厂站间的模型/图形转换、数据订阅发布等通信功能。

由同步相量测量装置（PMU：PhasorMeasurementUnit）提供的同步相量数据是厂站端多种专业数据中的一种，它对电力系统的状态估计、动态监控、稳定控制、事故分析等领域具有重要意义。同步相量数据具有传输频度高(最快100次/s)、实时性要求高（延迟要求要小）、数据量大（传输带宽需达到2Mbits/s）等特点，因此以前都是采用专门的数据集中器（PDC:PhasorDataConcentrator）进行集中，并采用专用通道、专用协议（C37.118规约或国内PMU数据传输规约）进行传输。但现在，智能远动机的同步相量数据处理技术并不成熟，不能接收和处理相量数据，阻碍了站端统一数据采集、存储、应用的发展趋势。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种基于智能远动的相量数据处理系统，使智能远动机具备能力处理高频度、高实时性、大数据量的同步相量数据，将同步相量数据融合到站内数据中心。

一种基于智能远动的相量数据处理系统，包括：

PMU通信模块、WAMS主站通信模块、数据缓存模块、动态录波存储模块、SDB总线接口模块等；其中，

所述PMU通信模块实现与PMU装置的数据通信，所述WAMS主站通信模块实现与WAMS主站的数据通信；PMU通信模块和WAMS主站通信模块均基于TCP协议，通过周期性的硬件中断实现任务调度；

连接在所述PMU通信模块和所述WAMS主站通信模块之间的所述数据缓存模块，通过所述PMU通信模块将数个PMU的相量数据按同一时间断面进行缓存排序，组成全站的实时数据帧，再通过所述WAMS主站通信模块将所述实时数据帧上行送至WAMS主站；

与所述数据缓存模块相连的动态录波文件存储模块，按预设速率持续地接收所述实时数据帧，每分钟保存一个动态录波文件。

上述基于智能远动的相量数据处理系统，基于智能远动机的相量数据处理技术充分考虑了同步相量数据的高频度、高实时、大数据量特性，对智能远动机的软硬件资源进行了针对性的系统设计和模块设计，满足了站内数据统一采集、统一管理的一体化建设需求，保证了一体化架构下的相量数据传输品质，为一体化电网运行智能系统的顺利实施奠定了技术基础。

在其中一个实施例中，包括：与所述数据缓存模块相连的SDB接口模块，将相量数据转换为浮点型数据，并按定值设定的速率进行入库。

实施本实施例，可以将相量数据转换为标准的数据类型，借助SDB总线高速地将大量的相量数据传输入库，进一步地提高了智能远动机的数据处理能力。

在其中一个实施例中，还包括：通过SDB总线与所述SDB接口模块相连的人机接口模块，将入库后的相量数据与测控数据、远动数据建立统一的访问接口，进行查看或发布。

实施本实施例，相量数据可直接按MySQL商业数据库标准接口高速检出，以便用于本地高级应用（如低频振荡分析），也可按IEC61850、IEC103通信规约提供标准通信输出接口，实现数据的快速发布。

附图说明

图1为本发明智能远动机的结构示意图；

图2为本发明基于智能远动的相量数据处理系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

图1为本发明智能远动机的结构示意图；

针对变电站内各专业数据的需求（如图1所示），特别是考虑了同步相量数据高频度、高实时、大数据量的特性，对智能远动机采用分布式构架、模块化设计。由智能远动机中专用的相量数据集中软硬件模块实现相量数据处理（包括相量数据收集、本地存储、数据入库和数据上送），入库后的相量数据则按统一的接口进行管理和应用。

智能远动机由多块CPU插件及其他配套插件组成，是按分布式构架、模块化设计原则。有一CPU插件为装置的主插件，配有大容量存储介质，建立了商业数据库，是整个装置的数据中心。本发明基于PMU数据集中处理插件，其他CPU插件是其他专业的通信模块插件，可根据需要进行选配。多CPU之间建立基于千兆以太网的自定义的SDB高速数据总线，实现数据的实时同步和快速入库。

同步相量处理程序运行于专用的所述PMU数据集中处理插件上运行，该插件采用高性能CPU和实时Linux内核，可保证相量数据处理的实时性和可靠性；并配置有128G大容量存储介质，可用于存储连续14天的相量数据动态录波文件。同样，该插件经高速SDB总线与CPU1相连。

图2为本发明基于智能远动的相量数据处理系统的示意图。

一种基于智能远动的相量数据处理系统，包括：

PMU通信模块、WAMS主站通信模块、数据缓存模块、动态录波存储模块、SDB总线接口模块等；其中，

所述PMU通信模块实现与PMU装置的数据通信，所述WAMS主站通信模块实现与WAMS主站的数据通信。PMU通信模块和WAMS主站通信模块均基于TCP协议，通过周期性的硬件中断实现任务调度；

连接在所述PMU通信模块和所述WAMS主站通信模块之间的所述数据缓存模块，通过所述PMU通信模块将数个PMU的相量数据按同一时间断面进行缓存排序，组成全站的实时数据帧，再通过所述WAMS主站通信模块将所述实时数据帧上行送至WAMS主站；

与所述数据缓存模块相连的动态录波文件存储模块，按预设速率持续地接收所述实时数据帧，每分钟保存一个动态录波文件。

上述基于智能远动的相量数据处理系统，基于智能远动机的相量数据处理技术充分考虑了同步相量数据的高频度、高实时、大数据量特性，对智能远动机的软硬件资源进行了针对性的系统设计和模块设计，满足了站内数据统一采集、统一管理的一体化建设需求，保证了一体化架构下的相量数据传输品质，为一体化电网运行智能系统的顺利实施奠定了技术基础。

如图2所示，同步相量处理程序由多个功能模块组成，主要包括：对下PMU传输管理信息、数据信息和文件信息的PMU通信模块、对上WAMS主站传输管理信息、数据信息和文件信息的WAMS主站通信模块、数据缓存模块、动态录波存储模块等。各通信模块为独立的线程，并行工作，互不干扰。

对下、对上的通信模块基于TCP协议，通过周期性的硬件中断实现任务调度，保证10ms能执行一次数据传输，可按100帧/S、50帧/S、25帧/S等多种速率进行高速实时传输。传输规约遵循行业标准《电力系统实时动态监测技术规范》，通信管道由管理管道、数据管道、文件管道构成。管理管道主要负责配置信息和命令信息的传输；数据管道专门负责实时相量数据的传输；文件管道用于传输PMU装置存储的暂态录波文件或相量集中处理单元存储的动态录波文件，这两种录波文件在主站召唤时进行转发或上送。

数据缓存模块负责将多个PMU的相量数据按同一时间断面进行缓存排序，组成全站的实时数据帧。组织好的数据帧有三个流向：一是上送WAMS主站，二是进行本地动态录波文件存储，三是经高速SDB总线入库。动态录波存储模块按最高速率（100帧/S）持续地进行实时数据存储，每分钟将6000帧数据保存为一个动态录波文件（*.dyn格式），可保存14天的数据（20160个），并进行循环覆盖。SDB总线接口模块将相量数据转换为浮点型数据，并按定值设定的速率进行入库。

在其中一个实施例中，包括：与所述数据缓存模块相连的SDB接口模块，将相量数据转换为浮点型数据，并按定值设定的速率进行入库。

实施本实施例，可以将相量数据转换为标准的数据类型，借助SDB总线高速地将大量的相量数据传输入库，进一步地提高了智能远动机的数据处理能力。

在其中一个实施例中，还包括：通过SDB总线与所述SDB接口模块相连的人机接口模块，将入库后的相量数据与测控数据、远动数据建立统一的访问接口，进行查看或发布。

实施本实施例，相量数据可直接按MySQL商业数据库标准接口高速检出，以便用于本地高级应用（如低频振荡分析），也可按IEC61850、IEC103通信规约提供标准通信输出接口，实现数据的快速发布。

入库后的相量数据与其他测控数据、远动数据等有机地融为一体，统一管理和发布。相量数据可直接按MySQL商业数据库标准接口高速检出，可用于本地高级应用（如低频振荡分析），也可按IEC61850、IEC103通信规约提供标准通信输出接口。

在其中一个实施例当中，还包括：

与所述PMU通信模块和所述WAMS主站通信模块分别相连的异常警告模块，当所述PMU通信模块和所述WAMS主站通信模块发生异常时，发出指示灯、空接点、软包文的异常指示。

除相量处理功能模块以外，智能远动机同时含有异常告警模块。当智能远动机对上通信（WAMS主站）或对下通信（PMU装置）发生异常时，异常告警模块负责汇总对上、对下通信模块的通信异常信息，并将信息传送给SDB总线接口模块，由SDB总线传送到置的主插件进行告警处理，并通过指示灯、空接点、软包文等方式给出异常指示。

基于智能远动机的相量数据处理技术充分考虑了同步相量数据的高频度、高实时、大数据量特性，对智能远动机的软硬件资源进行了针对性的系统设计和模块设计，满足了站内数据统一采集、统一管理的一体化建设需求，保证了一体化架构下的相量数据传输品质，为一体化电网运行智能系统的顺利实施奠定了技术基础。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种基于智能远动的相量数据处理系统，其特征在于，包括：

PMU通信模块、WAMS主站通信模块、数据缓存模块、动态录波存储模块、SDB总线接口模块；其中，

所述PMU通信模块实现与PMU装置的数据通信，所述WAMS主站通信模块实现与WAMS主站的数据通信；PMU通信模块和WAMS主站通信模块均基于TCP协议，通过周期性的硬件中断实现任务调度；

连接在所述PMU通信模块和所述WAMS主站通信模块之间的所述数据缓存模块，通过所述PMU通信模块将数个PMU的相量数据按同一时间断面进行缓存排序，组成全站的实时数据帧，再通过所述WAMS主站通信模块将所述实时数据帧上行送至WAMS主站；

与所述数据缓存模块相连的动态录波存储模块，按预设速率持续地接收所述实时数据帧，每分钟保存一个动态录波文件。

2.根据权利要求1所述的基于智能远动的相量数据处理系统，其特征在于，包括：

与所述数据缓存模块相连的SDB接口模块，将相量数据转换为浮点型数据，并按定值设定的速率进行入库。

3.根据权利要求2所述的基于智能远动的相量数据处理系统，其特征在于，还包括：

通过SDB总线与所述SDB接口模块相连的人机接口模块，将入库后的相量数据与测控数据、远动数据建立统一的访问接口，进行查看或发布。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于智能远动的相量数据处理系统，其特征在于，还包括：

与所述PMU通信模块和所述WAMS主站通信模块分别相连的异常警告模块，当所述PMU通信模块和所述WAMS主站通信模块发生异常时，发出指示灯、空接点、软包文的异常指示。