CN110554649B - 基于面向对象的变电站程序化控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于面向对象的变电站程序化控制装置，包括光口板、FPGA控制器、数据缓存器、flash存储器，所述FPGA控制器包括第一处理器和第二处理器；所述光口板用于将采集到的输入数据被第一处理器通过高速DBUS数据总线传送至第二处理器的数据缓存器，第二处理器使用数据缓存器的数据进行相应输入判据判断，当输入判据满足后将输出信号经过数据总线传输给第一处理器，再经光口板输出数据。本发明基于面向对象的设计思想，通过面向对象的变电站程序化控制组件，通过逻辑可配置的方式实现变电站程序化控制，实现在变电站程序化控制逻辑可配置方面取得基础性突破。
Description
技术领域
本发明涉及智能变电站领域，具体是一种基于面向对象的变电站程序化控制装置。
背景技术
变电站程序化控制，能够有效减少操作和停电时间，降低经济损失和对生产生活造成的不便；程序化控制还能够有效降低倒闸操作误操作的概率，从而降低电网事故率，防止大面积停电，避免造成恶劣的社会负面效应。但也存在一些问题：
1.程序化控制完全依赖于变电站后台监控系统按照顺序对断路器、刀闸依次进行遥控操作，每步遥控操作包括选择、执行两个步骤。执行过程中如果出现通讯等问题时，则程序化控制将会中止，剩余的操作需要依赖于其他方式进行；
2.程序化控制的调试难度大，为了确保程序化控制的正确性，需要对全站的所有程序化控制操作票进行调试验证，调试工作量巨大。
3.对于调度端程序化操作的实现更加复杂，程序化操作票中的每一步操作都依赖于遥控命令从调度端到远动再到测控模块，每一步的操作又包含了选择和执行两步，任一环节出现问题，都会导致程序化控制的异常。为解决上述问题，研究并设计了一种面向对象的变电站程序化控制方法。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，本发明提供一种基于面向对象的变电站程序化控制装置。
一种基于面向对象的变电站程序化控制装置，包括光口板、FPGA控制器、数据缓存器、flash存储器，所述FPGA控制器包括第一处理器和第二处理器；所述光口板用于将采集到的输入数据被第一处理器通过高速DBUS数据总线传送至第二处理器的数据缓存器，第二处理器使用数据缓存器的数据进行相应输入判据判断，当输入判据满足后将输出信号经过数据总线传输给第一处理器，再经光口板输出数据。
进一步的，所述光口板，用于完成GOOSE信号输入输出接口功能，采集输入数据供第一处理器处理，将第一处理器输出的数据转化成光信号输出；
所述第一处理器，用于完数据的处理与传输，将从光口板采集的输入数据通过高速DBUS数据总线传送至第二处理器的数据缓存器，将第二处理器的输出数据传送至光口板输出；
所述第二处理器，用于完成程序化控制组件逻辑判断，解析程序化控制组件的逻辑配置，选择性的从数据缓存器获取输入数据，进行相应输入数据判断，若输入数据满足后将输出信号经过数据总线传输给第一处理器；
所述数据缓存器，用于缓存第一处理器经高速DBUS数据总线传送的输入信息，供第二处理器选择使用；
所述Flash存储器，用于存储程序化控制组件的逻辑配置等内容，供第二处理器解析使用。
进一步的，所述Flash存储器中存储的程序化控制逻辑组件包含状态信息数据、控制数据、执行情况数据、定值数据、输入数据、输出数据，其中
所述状态信息数据展示逻辑组件当前处于停止态0、运行态1、暂停态2这三种运行状态，用来监视逻辑组件当前的运行状态；
所述控制数据包含停止0、启动1、暂停2、继续3这四种控制手段，用来控制该逻辑组件的起停；
所述控制数据包含停止0、启动1、暂停2、继续3这四种控制手段，用来控制该逻辑组件的起停；
所述执行情况数据用来反馈逻辑组件每一步及整个组件的执行结果，用来监视该逻辑组件执行情况；
所述定值数据包括判断延时和出口脉宽，判断延时用于设置输入数据判断的延时，即输入数据需在该延时内满足，否则执行失败；出口脉宽用于设置出口的脉宽时长；
所述输入数据是逻辑组件每一个步骤执行的必要条件，只有输入判据为TRUE才执行对应的步骤；
所述输出数据是逻辑组件每一个步骤输出执行过程中产生的执行内容。
进一步的，所述输出数据为出口信号或逻辑判据。
进一步的，所述第二处理器在描述程序化控制正确执行时处理步骤为：设置的第一步延时时间之内判断其输入判据满足，则置第一步出口脉宽；经设置的第一步脉宽延时结束后收回脉宽并开始判断第二步输入判据，同时开始计时，在设置的第二步延时定值之内判断输入数据满足，则置第二步出口脉宽；经设置的第二步脉宽延时结束后收回脉宽并开始判断第三步输入判据，剩余步骤依次在其经设置的延时定值之内判断输入数据满足并执行，直到成功执行完组件所有步骤，通过执行情况数据返回组件成功执行的执行情况。
进一步的，所述第二处理器在描述描述程序化控制执行失败时处理步骤为：第四步输入判据在延时时间内都不满足，执行失败，程序化控制组件执行终止，并将执行失败的步骤信息通过执行情况数据反馈。
进一步的，每一个程序化控制组件最多能够进行六个步骤的判断执行，当需执行步骤多于六步时，采用多组件级联的方式，将前一个组件的输出作为下一个组件的输入，扩展组件的执行步骤。
进一步的，所述FPGA控制器采用双核Cortex-A9处理器，其中第一处理器为Cortex-A9-1核，第二处理器为Cortex-A9-0核。
本发明基于面向对象的设计思想，通过面向对象的变电站程序化控制组件，通过逻辑可配置的方式实现变电站程序化控制，实现在变电站程序化控制逻辑可配置方面取得基础性突破。
附图说明
图1是本发明基于面向对象的变电站程序化控制装置的电路模块框图；
图2是本发明程序化控制执行成功的示意图；
图3是本发明程序化控制执行失败的示意图；
图4是多个程序化控制逻辑组件构建的的示意图；
图5是本发明实施例XX变电站XX线由冷备用转为运行顺控操作票；
图6是按照图5操作票配置的程序化控制操作票。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，本发明基于面向对象的变电站程序化控制装置其中一个实施例，包括光口板10、FPGA控制器20、数据缓存器30、flash存储器40，所述FPGA控制器20可采用双核结构，例如Cortex-A9处理器，包括第一处理器21(Cortex-A9-1核)和第二处理器22(Cortex-A9-0核)。
所述光口板10将采集到的输入数据被第一处理器21通过高速DBUS数据总线传送至第二处理器22的数据缓存器30，第二处理器22使用数据缓存器30的数据进行相应输入判据判断，当输入判据满足后将输出信号经过数据总线传输给第一处理器21，再经光口板10输出数据。
各主要模块功能如下：
所述光口板(Optical Unit)10，用于完成GOOSE信号输入输出接口功能，采集输入数据供第一处理器(Cortex-A9-1核)21处理，将第一处理器21输出的数据转化成光信号输出；
所述第一处理器21，用于完数据的处理与传输，将从光口板11采集的输入数据通过高速DBUS数据总线传送至第二处理器22的数据缓存器30，将第二处理器22的输出数据传送至光口板10输出；
所述第二处理器(Cortex-A9-0核)22，用于完成程序化控制组件逻辑判断，解析程序化控制组件的逻辑配置，选择性的从数据缓存器30获取输入数据，进行相应输入数据判断，若输入数据满足后将输出信号经过数据总线传输给第一处理器21；
所述数据缓存器(Memory)30，用于缓存第一处理器21经高速DBUS数据总线传送的输入信息，供第二处理器22选择使用。
所述Flash存储器40，用于存储程序化控制逻辑组件的逻辑配置等内容，供第二处理器22解析使用。
参阅表1，所述程序化控制逻辑组件包含状态信息数据、控制数据、执行情况数据、定值数据、输入数据、输出数据等。
表1程序化控制逻辑组件类
所述状态信息数据展示逻辑组件当前处于三种运行状态(停止态0、运行态1、暂停态2)中何种状态，用来监视逻辑组件当前的运行状态；
所述控制数据包含(停止0、启动1、暂停2、继续3)四种控制手段，用来控制该逻辑组件的起停；
所述执行情况数据用来反馈逻辑组件每一步及整个组件的执行结果，用来监视该逻辑组件执行情况；
所述定值数据包括判断延时和出口脉宽，判断延时用于设置输入数据判断的延时，即输入数据需在该延时内满足，否则执行失败；出口脉宽用于设置出口的脉宽时长；
所述输入数据是逻辑组件每一个步骤执行的必要条件，只有输入判据为TRUE才执行对应的步骤；
所述输出数据是逻辑组件每一个步骤输出执行过程中产生的执行内容，可以是出口信号、逻辑判据等。
请参阅图2，描述程序化控制正确执行过程，所述第二处理器22在设置的第一步延时时间之内判断其输入判据满足，则置第一步出口脉宽；经设置的第一步脉宽延时结束后收回脉宽并开始判断第二步输入判据，同时开始计时，在设置的第二步延时定值之内判断输入数据满足，则置第二步出口脉宽；经设置的第二步脉宽延时结束后收回脉宽并开始判断第三步输入判据，剩余步骤依次在其经设置的延时定值之内判断输入数据满足并执行，直到成功执行完组件所有步骤，通过执行情况数据返回组件成功执行的执行情况。
参阅图3，描述程序化控制执行失败过程，第四步输入判据在延时时间内都不满足，执行失败，程序化控制组件执行终止，并将执行失败的步骤信息通过执行情况数据反馈。
参阅图4，每一个组件最多能够进行六个步骤的判断执行，当需执行步骤多于六步时，采用多组件级联的方式，将前一个组件的输出作为下一个组件的输入，扩展组件的执行步骤。通过需执行步骤的数量选择组件数量进行级联。
参阅图5，以XX变电站XX线由冷备用转为运行顺控操作票为例进行说明，其共有六步。参阅图6，按照图5操作票步骤配置的程序化控制操作票，配置对应的判断条件和对应的出口跳闸顺序，完成实际的操作票配置。以顺序控制启动命令作为第一步的输入判据，经设置的延时定值成功执行第一步后，第二个步骤判断第二步输入判据满足，检测到第一步正确执行的执行情况，第二步执行，一共六步依次判断执行，直到执行完整体操作票，返回组件成功执行执行情况。
本发明通过面向对象的变电站程序化控制组件，通过逻辑可配置的方式实现变电站程序化控制，实现在变电站程序化控制逻辑可配置方面取得基础性突破。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种基于面向对象的变电站程序化控制装置，其特征在于：包括光口板(10)、FPGA控制器(20)、数据缓存器(30)、flash存储器(40)，所述FPGA控制器(20)包括第一处理器(21)和第二处理器(22)；所述光口板(10)用于将采集到的输入数据被第一处理器(21)通过高速DBUS数据总线传送至第二处理器(22)的数据缓存器(30)，第二处理器(22)使用数据缓存器(30)的数据进行相应输入判据判断，当输入判据满足后将输出信号经过数据总线传输给第一处理器(21)，再经光口板(10)输出数据；
所述光口板(10)，用于完成GOOSE信号输入输出接口功能，采集输入数据供第一处理器(21)处理，将第一处理器(21)输出的数据转化成光信号输出；
所述第一处理器(21)，用于完数据的处理与传输，将从光口板(11)采集的输入数据通过高速DBUS数据总线传送至第二处理器(22)的数据缓存器(30)，将第二处理器(22)的输出数据传送至光口板(10)输出；
所述第二处理器(22)，用于完成程序化控制组件逻辑判断，解析程序化控制组件的逻辑配置，选择性的从数据缓存器(30)获取输入数据，进行相应输入数据判断，若输入数据满足后将输出信号经过数据总线传输给第一处理器(21)；
所述数据缓存器(30)，用于缓存第一处理器(21)经高速DBUS数据总线传送的输入信息，供第二处理器(22)选择使用；
所述Flash存储器，用于存储程序化控制组件的逻辑配置，供第二处理器(22)解析使用；
所述第二处理器(22)在描述程序化控制正确执行时处理步骤为：设置的第一步延时时间之内判断其输入判据满足，则置第一步出口脉宽；经设置的第一步脉宽延时结束后收回脉宽并开始判断第二步输入判据，同时开始计时，在设置的第二步延时定值之内判断输入数据满足，则置第二步出口脉宽；经设置的第二步脉宽延时结束后收回脉宽并开始判断第三步输入判据，剩余步骤依次在其经设置的延时定值之内判断输入数据满足并执行，直到成功执行完组件所有步骤，通过执行情况数据返回组件成功执行的执行情况。
2.如权利要求1所述的基于面向对象的变电站程序化控制装置，其特征在于：所述Flash存储器(40)中存储的程序化控制逻辑组件包含状态信息数据、控制数据、执行情况数据、定值数据、输入数据、输出数据，其中
所述状态信息数据展示逻辑组件当前处于停止态0、运行态1、暂停态2这三种运行状态，用来监视逻辑组件当前的运行状态；
所述控制数据包含停止0、启动1、暂停2、继续3这四种控制手段，用来控制该逻辑组件的起停；
所述控制数据包含停止0、启动1、暂停2、继续3这四种控制手段，用来控制该逻辑组件的起停；
所述执行情况数据用来反馈逻辑组件每一步及整个组件的执行结果，用来监视该逻辑组件执行情况；
所述定值数据包括判断延时和出口脉宽，判断延时用于设置输入数据判断的延时，即输入数据需在该延时内满足，否则执行失败；出口脉宽用于设置出口的脉宽时长；
所述输入数据是逻辑组件每一个步骤执行的必要条件，只有输入判据为TRUE才执行对应的步骤；
所述输出数据是逻辑组件每一个步骤输出执行过程中产生的执行内容。
3.如权利要求2所述的基于面向对象的变电站程序化控制装置，其特征在于：所述输出数据为出口信号或逻辑判据。
4.如权利要求1所述的基于面向对象的变电站程序化控制装置，其特征在于：所述第二处理器(22)在描述描述程序化控制执行失败时处理步骤为：第四步输入判据在延时时间内都不满足，执行失败，程序化控制组件执行终止，并将执行失败的步骤信息通过执行情况数据反馈。
5.如权利要求1所述的基于面向对象的变电站程序化控制装置，其特征在于：每一个程序化控制组件最多能够进行六个步骤的判断执行，当需执行步骤多于六步时，采用多组件级联的方式，将前一个组件的输出作为下一个组件的输入，扩展组件的执行步骤。
6.如权利要求1所述的基于面向对象的变电站程序化控制装置，其特征在于：所述FPGA控制器(20)采用双核Cortex-A9处理器，其中第一处理器(21)为Cortex-A9-1核，第二处理器(22)为Cortex-A9-0核。
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