CN110890790A - 一种多间隔集成数字化测控装置及其主备机切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多间隔集成数字化测控装置及其主备机切换方法，包括：HSR接口插件、光通讯插件、DSP插件、CPU插件、HTM总线以及CAN总线；所述光通讯插件、DSP插件、CPU插件均与完成数据传输的HTM总线和/或CAN总线连接；互为备用测控子机之间的心跳信号用于主备机诊断切换。本发明可以实现支持HSR环网数据接入及数据转发的变电站多间隔测量控制功能，有效提高变电站自动化运维便利性、运行安全性和经济可靠性。

Description

一种多间隔集成数字化测控装置及其主备机切换方法

技术领域

本发明属于数字化变电站测量控制技术领域，尤其涉及一种多间隔集成数字化测控装置及其主备机切换方法。

背景技术

随着电网的建设及变电站的新建、扩建、改造，尤其是第三代智能变电站的新建，对电力装置的集成度要求越来越高。目前，电力系统的测控装置多是按电气间隔单独配置的，这样，不仅需要很大的空间来放置数量如此之多的装置，而且经济成本高。但是，目前业界并没有一种集成多个间隔测量控制功能的测控装置。多间隔集成测控需要考虑间隔检修带来的影响，故需要设计主备双机配置方案，综合双机健康状态进行主备机切换。

发明内容

目的：有鉴于此，本发明提供一种多间隔集成数字化测控装置及其主备机切换方法，解决了目前没有集成多个间隔测量控制功能的测控装置的问题，本发明集成多间隔、具备双机主备切换功能、支持数字采样。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多间隔集成数字化测控装置，包括：

HSR接口插件，用于接收多个间隔的HSR环网数据，对HSR环网数据解码成IEC-61850标准9-2采样数据、GOOSE开入数据并转发给光通讯插件；接收来自光通讯插件的控制命令并发送给对应间隔；

光通讯插件，用于接收HSR接口插件转发的所述采样数据、GOOSE开入数据，将其解码后的数字采样信号和遥信量发送给DSP插件；并接收来自DSP插件的控制命令，以GOOSE报文格式输出给HSR接口插件；

DSP插件，用于接收数字采样信号和遥信量，进行遥测量计算，并将遥测量和遥信量发送给CPU插件；接收CPU插件控制命令，校验通过后发送控制命令到光通讯插件输出；

CPU插件：接收DSP插件发送的各间隔的遥测量、遥信量并上送，以及接收外部控制命令并转发给DSP插件；

所述光通讯插件、DSP插件和CPU插件均与进行数据传输的HTM总线和控制器局域网CAN总线连接。

进一步的，所述HSR接口插件采用光纤接口接入过程层设备合并单元、智能终端，将过程层设备合并单元、智能终端分别发送的HSR环网数据解码为标准IEC61850-9-2采样数据和/或GOOSE信号；

所述HSR接口插件还用于接收测控装置对机的运行状态。

进一步的，光通讯插件为光纤接口，通过光纤与所述HSR接口插件连接；光通讯插件对来自HSR接口插件的IEC61850-9-2采样数据进行解码后，通过HTM总线发送给DSP插件；光通讯插件对来自HSR接口插件的GOOSE开入数据，解码后得到遥信量，通过CAN总线发送给DSP插件。

进一步的，DSP插件根据接收的解码后的IEC61850-9-2采样数据按间隔分别进行同步和插值计算遥测量，并通过HTM总线将遥测量计算和测量结果发送给CPU插件。

进一步的，所述装置还包括：

接收外部开入信号的开入插件、提供电源的电源插件、展示CPU插件的输出结果的人机接口插件；

开入插件，用于接收集成测控装置外的电开入信号，通过CAN总线将所述开入信号发送给CPU插件和DSP插件；CPU插件，还用于接收开入插件发送的开入信号用于展示或发送给后台；DSP插件，还用于接收开入插件发送的开入信号用于参与控制命令的校验；CPU插件还与人机接口插件连接，输出最终结果。

进一步的，最终结果包括各个电气间隔的电流电压幅值、开入信号以及控制命令记录。

进一步的，所述采样数据为电力线的电流电压采样值。

进一步的，控制命令包括遥控分合、档位升降。

一种基于上述任一一种基于多间隔集成数字化测控装置的主备机切换方法，配置两个测控装置作为主备机，主备机之间连接相互交换各自运行状态；当处于主运状态的测控子机发生轻微故障时，另一套测控子机如果处于备用状态且没有任何故障，则备用状态子机切换为主运状态，先前主运状态测控子机降为备用状态；另一套测控子机如果处于备用状态且发生轻微故障时，不切换运行状态；

当处于主运状态的测控子机发生严重故障时，另一套测控子机如果处于备用状态，则切换为主运状态，先前主运状态测控子机降为故障状态；另一套测控子机如果处于检修或故障状态，不切换运行状态，先前主运状态测控子机降为故障状态；

当处于备用状态的测控子机发生严重故障时，应退出备用状态，降为故障状态；

当处于备用状态的测控子机没有发生严重故障时，判断是否收到升运行状态命令，如果没收到，判断是否收到另一套测控子机的心跳报文，当收不到时，如果从HSR环上收到另一套测控子机为非主运状态，则备用状态的测控子机升为主运状态；

轻微故障为影响装置正常功能的故障；

严重故障为装置无法自行恢复正常运行模式的故障。

本发明的有益效果是：本发明可同时实现多个间隔的测量和控制功能，且具备可靠有效的主备机切换设计，有利于实现变电站自动化经济、可靠、集约化运行。

主备机切换方法能够接收对侧并发送本侧子机运行状态，实现合理、有效、鲁棒的双机主备切换。

采用本发明的多间隔集成数字化测控装置可以实现变电站多个间隔电气量采集和控制功能，提高变电站自动化系统集成度。本发明的主备机切换方法作为多间隔集成数字化测控装置的补充条件，保证高度集成化同时，不降低装置运行可靠性，以及运行检修中的便利性。

附图说明

图1为本发明实施例多间隔集成测控装置的组成结构示意图；

图2为本发明实施例多间隔集成测控主备机切换流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明实施例中，将多个间隔的遥测计算功能和测控主备机切换功能集成于DSP插件中，DSP插件将各个间隔的遥测模拟量、遥信状态量和装置运行状态通过总线发送给CPU插件，由CPU插件输出，完成测量、控制、以及主备机设备状态信息交换功能。

实施例1：

如图1所示，一种多间隔集成集成数字化测控装置10，包括：HSR(High-availability SeamlessRedundancy，高速可靠无缝冗余)接口插件110、光通讯插件210、DSP插件120、CPU插件130、HTM总线180以及控制器局域网(CAN)总线190；所述光通讯插件210、DSP插件120、CPU插件130均与完成数据传输的HTM总线180和/或CAN总线190连接；其中，

HSR接口插件，用于接收多个间隔的HSR环网数据，对HSR环网数据解码成IEC-61850标准9-2采样数据、GOOSE开入数据并转发给光通讯插件；接收来自光通讯插件的控制命令并发送给对应间隔；

具体的，HSR接口插件110可以采用光纤接口接入过程层设备合并单元15、智能终端16和多间隔集成测控对机(即测控装置对侧子机)，将过程层设备合并单元15、智能终端16和多间隔集成测控对机分别发送的HSR环网数据分别解码为标准IEC61850-9-2采样信号、GOOSE信号、装置运行状态；

装置运行状态分别通过HSR接口插件、光通讯插件210、DSP插件120，转发到CPU插件130，用于查看监控装置的运行情况。

光通讯插件210，用于接收HSR接口插件发送过来的IEC61850-9-2采样数据和GOOSE数据，将其解码后的数字采样信号和遥信量发送给DSP插件；

所述采样数据为电力线的电流电压值；

具体如何对HSR环网数据报文转换成IEC61850-9-2报文和GOOSE报文为成熟技术，在此不再赘述。

具体的，光通讯插件210可以为光纤接口，通过光纤与所述HSR接口插件连接，接收来自HSR接口插件解码的按IEC61850-9-2格式传输的采样数据，通过HTM总线发送给DSP插件；光通讯插件对来自HSR接口插件的GOOSE开入数据，解码后得到遥信量，通过CAN总线发送给DSP插件，用于遥控校验、联锁逻辑计算、展示和上送。

具体如何对采样数据进行解码属于现有技术，在此不再赘述。

DSP插件120，用于接收解码后的采样数据及遥信量，根据接收的解码后的采样数据按间隔分别进行同步和插值计算遥测量，并通过HTM总线180将遥测量计算和测量结果和遥信量发送给CPU插件130。

具体的，所述遥测量为电力系统电力线的电流电压值，如何计算对应具体遥测量属于现有技术，这里不再赘述。

CPU插件130，用于接收DSP插件120发送的各间隔的遥测量计算和测量结果、遥信量，并上送各间隔遥测量、遥信量；

具体的，CPU插件130通过以太网使用IEC61850规约与变电站综合自动化系统进行通讯，实现遥测量、遥信量的上送；

CPU插件130，还用于向DSP插件120发送控制命令；

相应的，DSP插件120，还用于接收来自CPU插件130的控制命令，对所述控制命令进行校验，在校验结果为正确时，将所述控制命令发送给光通讯插件；

光通讯插件接收来自DSP插件的控制命令，以GOOSE报文格式输出给HSR接口插件；

HSR接口插件，接收来自光通讯插件的控制命令并发送给对应间隔；

其中，所述控制命令包括遥控分合、档位升降等。

这里，DSP插件120具体如何对控制命令校验属于现有技术，在此不再赘述。

所述测控装置10还包括：开入插件150、电源插件160、人机接口插件170；开入插件150分别与完成数据传输的HTM总线180和CAN总线190连接；其中，

开入插件150，用于接收集成测控装置外的电开入信号，通过CAN总线190将所述开入信号发送给CPU插件130和DSP插件120；

相应的，CPU插件130，用于接收开入插件150发送的开入信号用于展示或发送给后台。DSP插件120，用于接收开入插件150发送的开入信号用于参与控制命令的校验。

电源插件160，用于为所述多间隔集成测控装置提供电源；其中，所述电源插件160可以为交流/直流电源。

人机接口插件170，用于对CPU插件130的输出结果进行展示；其中，所述人机接口插件170可以为显示设备，如显示屏等；

相应的，CPU插件130与人机接口插件170连接，输出最终结果；

其中，所述最终结果包括各个电气间隔的电流电压幅值、开入信号以及控制命令记录。

实施例2：

一种多间隔集成数字化测控装置主备机切换方法，如图2所示，包括以下步骤：

站内多间隔集成测控装置采取双重化配置，平行监视，配置两个测控装置作为主备机，主备机之间连接相互交换各自运行状态；

多间隔集成测控装置之间通过HSR接口插件的过程层通讯和CPU插件的站控层通讯实现双重化数据采集。双重化数据的处理原则为，站控层接收到的GOOSE信号为主判据，过程层接收到的GOOSE信号作为辅助判据；

双重化数据采集的信号指的是主备机之间的心跳报文和各自的装置运行状态量。

具体切换逻辑如下：

当处于主运状态的测控子机(即测控装置)发生轻微故障时，另一套测控子机如果处于备用状态且没有任何故障，则备用状态子机切换为主运状态，先前主运状态测控子机降为备用状态；

当处于主运状态的测控子机发生轻微故障时，另一套测控子机如果处于备用状态且发生轻微故障时，不切换运行状态；

当处于主运状态的测控子机发生严重故障时，另一套测控子机如果处于备用状态，则切换为主运状态，先前主运状态测控子机降为故障状态；

当处于主运状态的测控子机发生严重故障时，另一套测控子机如果处于检修或故障状态，不切换运行状态，先前主运状态测控子机降为故障状态；

当处于备用状态的测控子机发生严重故障时，应退出备用状态，降为故障状态；

当处于备用状态的测控子机没有发生严重故障时，判断是否收到升运行状态命令，如果没收到，判断是否收到另一套测控子机的心跳报文，当收不到时，如果从HSR环上收到另一套测控子机为非主运状态，则备用状态的测控子机升为主运状态。

测控装置的轻微故障指：当装置运行过程中出现对时失败、数字接收超时、链路中断等影响装置正常功能的装置状态；

测控装置的严重故障指：当装置硬件、软件故障导致无法自行恢复正常运行模式的装置状态。

综上所述，采用本发明的多间隔集成数字化测控装置可以实现变电站多个间隔电气量采集和控制功能，提高变电站自动化系统集成度。本发明的主备机切换方法作为多间隔集成数字化测控装置的补充条件，保证高度集成化同时，不降低装置运行可靠性，以及运行检修中的便利性。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多间隔集成数字化测控装置，其特征在于，包括：

HSR接口插件，用于接收多个间隔的HSR环网数据，对HSR环网数据解码成IEC-61850标准9-2采样数据、GOOSE开入数据并转发给光通讯插件；接收来自光通讯插件的控制命令并发送给对应间隔；

光通讯插件，用于接收HSR接口插件转发的所述采样数据、GOOSE开入数据，将其解码后的数字采样信号和遥信量发送给DSP插件；并接收来自DSP插件的控制命令，以GOOSE报文格式输出给HSR接口插件；

DSP插件，用于接收数字采样信号和遥信量，进行遥测量计算，并将遥测量和遥信量发送给CPU插件；接收CPU插件控制命令，校验通过后发送控制命令到光通讯插件输出；

CPU插件：接收DSP插件发送的各间隔的遥测量、遥信量并上送，以及接收外部控制命令并转发给DSP插件；

所述光通讯插件、DSP插件和CPU插件均与进行数据传输的HTM总线和控制器局域网CAN总线连接。

2.根据权利要求1所述的一种多间隔集成数字化测控装置，其特征在于，所述HSR接口插件采用光纤接口接入过程层设备合并单元、智能终端，将过程层设备合并单元、智能终端分别发送的HSR环网数据解码为标准IEC61850-9-2采样数据和/或GOOSE信号；

所述HSR接口插件还用于接收测控装置对机的运行状态。

3.根据权利要求1所述的一种多间隔集成数字化测控装置，其特征在于，光通讯插件为光纤接口，通过光纤与所述HSR接口插件连接；光通讯插件对来自HSR接口插件的IEC61850-9-2采样数据进行解码后，通过HTM总线发送给DSP插件；光通讯插件对来自HSR接口插件的GOOSE开入数据，解码后得到遥信量，通过CAN总线发送给DSP插件。

4.根据权利要求1所述的一种多间隔集成数字化测控装置，其特征在于，DSP插件根据接收的解码后的IEC61850-9-2采样数据按间隔分别进行同步和插值计算遥测量，并通过HTM总线将遥测量计算和测量结果发送给CPU插件。

5.根据权利要求1所述的一种多间隔集成数字化测控装置，其特征在于，所述装置还包括：

接收外部开入信号的开入插件、提供电源的电源插件、展示CPU插件的输出结果的人机接口插件；

开入插件，用于接收集成测控装置外的电开入信号，通过CAN总线将所述开入信号发送给CPU插件和DSP插件；CPU插件，还用于接收开入插件发送的开入信号用于展示或发送给后台；DSP插件，还用于接收开入插件发送的开入信号用于参与控制命令的校验；CPU插件还与人机接口插件连接，输出最终结果。

6.根据权利要求5所述的一种多间隔集成数字化测控装置，其特征在于，

最终结果包括各个电气间隔的电流电压幅值、开入信号以及控制命令记录。

7.根据权利要求1所述的一种多间隔集成数字化测控装置，其特征在于，所述采样数据为电力线的电流电压采样值。

8.根据权利要求1所述的一种多间隔集成数字化测控装置，其特征在于，控制命令包括遥控分合、档位升降。

9.一种基于权利要求1～8所述的任一一种基于多间隔集成数字化测控装置的主备机切换方法，其特征在于，配置两个测控装置作为主备机，主备机之间连接相互交换各自运行状态；当处于主运状态的测控子机发生轻微故障时，另一套测控子机如果处于备用状态且没有任何故障，则备用状态子机切换为主运状态，先前主运状态测控子机降为备用状态；另一套测控子机如果处于备用状态且发生轻微故障时，不切换运行状态；

当处于主运状态的测控子机发生严重故障时，另一套测控子机如果处于备用状态，则切换为主运状态，先前主运状态测控子机降为故障状态；另一套测控子机如果处于检修或故障状态，不切换运行状态，先前主运状态测控子机降为故障状态；

当处于备用状态的测控子机发生严重故障时，应退出备用状态，降为故障状态；

当处于备用状态的测控子机没有发生严重故障时，判断是否收到升运行状态命令，如果没收到，判断是否收到另一套测控子机的心跳报文，当收不到时，如果从HSR环上收到另一套测控子机为非主运状态，则备用状态的测控子机升为主运状态；

轻微故障为影响装置正常功能的故障；

严重故障为装置无法自行恢复正常运行模式的故障。

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