CN112543052A - 一种分布式设备的冗余通讯拓扑 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种分布式设备的冗余通讯拓扑，包括上位机和与上位机相连的多个通讯单元；所述每个通讯单元包括多个分布式子模块；所述每个通讯单元中至少有一个分布式子模块通过通讯发送端口与上位机的通讯接收端口相连，至少有一个分布式子模块通过通讯接收端口与上位机的通讯发送端口相连；所述每个通讯单元中的分布式子模块之间还通过通讯端口依次连接。本发明提出的方案在通讯单元内，实现了单模块的多冗余通讯，降低了分布式子模块因通讯故障退出运行的概率，通讯单元内实现N‑2故障的正常运行，提高了系统运行可靠性；同时，通讯单元对上位机通讯连接数量减少了50%，降低了光纤物料、施工成本，减轻了上位机通讯成本、运算控制压力。

Description

一种分布式设备的冗余通讯拓扑
技术领域
本发明涉及分布式设备的通讯领域，特别是分布式电力电子装置中子模块的冗余通讯组网技术。
背景技术
模块化多电平技术在特高压交直流输电、无功补偿、直流配电网等电力、轨道交通以及新能源场合广泛应用。由于高压隔离的要求，各分布式子模块与上位机的通讯方式一般为光通讯。光通讯器件对工作环境要求较高，湿热、脏污、盐雾、静电等都会影响光器件的寿命，因此，光通讯器件是模块化多电平分布式子模块中故障率最高的器件。光通讯器件的失效会造成分布式子模块与上位机通讯中断，从而导致分布式子模块旁路退出运行。所以，提高通讯可靠性可以降低分布式子模块通讯故障旁路概率，提高系统运行可靠性。现有技术利用环网的技术，一定程度上提高了通讯可靠性，但是在故障两个模块的工况下会打破环网结构，导致故障扩大。
同时，随着应用电压等级越来越高，模块化多电平分布式子模块数量也越来越多，随之而来的上位机通讯接口数量也在不断增加。这不仅导致上位机的功耗不断增加，同时对上位机的控制难度也大大提高；并且由于对上通讯的光纤一般长达数百米，通讯光纤的增加也大大增加了物料成本和施工成本。现有技术提到了相邻两个所述子模块相互连接的方案，可以一定程度提高模块的通讯冗余，但是对上光纤数量仍然很多。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种分布式设备的冗余通讯拓扑，以解决现有技术中存在的通讯故障较高的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种分布式设备的冗余通讯组网拓扑，包括上位机和与上位机相连的多个通讯单元；所述每个通讯单元包括多个分布式子模块；所述每个通讯单元中至少有一个分布式子模块通过通讯发送端口与上位机的通讯接收端口相连，至少有一个分布式子模块通过通讯接收端口与上位机的通讯发送端口相连；所述每个通讯单元中的分布式子模块之间还通过通讯端口依次连接。
进一步的，所述每个通讯单元中至少包括两个分布式子模块。
进一步的，所述通讯单元之间依次相连。
进一步的，所述通讯单元内的至少一个分布式子模块的接收端口连接至与其相连的通讯单元内的分布式子模块发送端口，或者所述通讯单元内的至少一个分布式子模块的发送端口连接至与其相连的通讯单元内的分布式子模块接收端口。
进一步的，所述通讯单元内的一部分分布式子模块通讯接收端口连接至上位机的通讯发送端口，剩下的分布式子模块的通讯发送端口连接至上位机的通讯接收端口。
进一步的，所述每个通讯单元内相邻分布式子模块之间一个分布式子模块通讯接收端口连接至上位机的通讯发送端口，另一个分布式子模块通讯发送端口连接至上位机的通讯接收端口。
进一步的，所述每个通讯单元中的多个分布式子模块之间还两两互连。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
增加单个分布式子模块的通讯冗余，大大降低了分布式子模块因通讯故障导致的退出运行概率；在通讯单元内，可以实现N-2的正常运行，任意两个模块故障退出不会影响环网内其他模块的正常运行，提高系统运行可靠性；减少了模块化多电平分布式子模块与上位机的连接光纤数量，降低上位机功耗、降低光纤物料成本和施工成本。
附图说明
图1 分布式设备通讯单元的组网示意图；
图2 分布式子模块仅有一个端口与上位机连接图；
图3 通讯单元之间相互连接示意图；
图4 分布式子模块数为六的通讯组网具体实施例；
图5 分布式子模块数为六的通讯单元N-2运行示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种分布式设备通讯单元的组网示意图。
包括上位机和与上位机相连的多个通讯单元；所述每个通讯单元包括多个分布式子模块；所述每个通讯单元中至少有一个分布式子模块通过通讯发送端口与上位机的通讯接收端口相连，至少有一个分布式子模块通过通讯接收端口与上位机的通讯发送端口相连；所述每个通讯单元中的分布式子模块之间还通过通讯端口依次连接。
所述每个通讯单元中的多个分布式子模块之间还两两互连。
如图2所示为所述分布式设备的冗余通讯组网的一种具体实施例，所述每个通讯单元中至少包括两个分布式子模块。
所述通讯单元内的一部分分布式子模块通讯接收端口连接至上位机的通讯发送端口，剩下的分布式子模块的通讯发送端口连接至上位机的通讯接收端口。
所述通讯单元内相邻子模块分别是一个子模块通讯接收端口连接至上位机的通讯发送端口，另一个子模块通讯发送端口连接至上位机的通讯接收端口。
如图3所示为所述分布式设备的冗余通讯组网中通讯单元之间互联的示意图。
所述通讯单元之间依次相连和/或两两互连。
所述通讯单元内的至少一个分布式子模块的接收端口连接至其它通讯单元内的分布式子模块发送端口，或者所述通讯单元内的至少一个分布式子模块的发送端口连接至其它通讯单元内的分布式子模块接收端口。
如图4所示，以通讯单元内分布式子模块数为六时，描述通讯单元冗余通讯组网具体实施例。
所述分布式子模块均有三对通讯端口；所述第一、第三、第五子模块的其中一个通讯接收通道连接至上位机；所述第二、第四、第六子模块的其中一个通讯发送通道连接至上位机；所述第一子模块的一个通讯发送通道连接至第四子模块的一个通讯接收通道；所述第三子模块的一个通讯发送通道连接至第六子模块的一个通讯接收通道；所述第五子模块的一个通讯发送通道连接至第二子模块的一个通讯接收通道。所述第一到第六子模块的最后一对通讯端口首尾相互连接。
以分布式子模块数为六的通讯环网来解释一下N-2的故障运行，当任意故障两个子模块，如图5所示，根据连接对称性，当第一、第二模块，第二、第三模块，第三、第四模块，第一、第三模块，第二、第四模块故障时，环网单元内的其他子模块仍然可以与上位机正常通讯。
按上述分析描述，所述的分布式设备的通讯组网拓扑按环网单元内的分布式子模块数量可以扩展到五、七、八以及其它数量，在此不再赘述。
以三冗余度的连接方式为例，相对点对点的通讯方式，最小通讯单元为六个模块时，可以节约50%对上通讯成本。
针对分布式子模块的通讯故障导致的模块故障退出运行以及优化光纤和成本，本发明提出的一种分布式设备的冗余通讯组网拓扑，在环网单元内组成通讯环网，不仅增加了单个模块的通讯冗余度，而且减少与上位机连接的通讯光纤数量，降低了上位机的控制复杂度，提高系统运行可靠性，同时还减少物料、施工成本，降低了分布式子模块因通讯故障导致的旁路概率。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，参照上述实施例进行的各种形式修改或变更均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分布式设备的冗余通讯拓扑，其特征在于，包括上位机和与上位机相连的多个通讯单元；所述每个通讯单元包括多个分布式子模块；所述每个通讯单元中至少有一个分布式子模块通过通讯发送端口与上位机的通讯接收端口相连，至少有一个分布式子模块通过通讯接收端口与上位机的通讯发送端口相连；所述每个通讯单元中的分布式子模块之间还通过通讯端口依次连接。
2.根据权利要求1所述的一种分布式设备的冗余通讯拓扑，其特征在于，所述每个通讯单元中至少包括两个分布式子模块。
3.根据权利要求1所述的一种分布式设备的冗余通讯拓扑，其特征在于，所述通讯单元之间依次相连。
4.根据权利要求3所述的一种分布式设备的冗余通讯拓扑，其特征在于，所述通讯单元内的至少一个分布式子模块的接收端口连接至与其相连的通讯单元内的分布式子模块发送端口，或者所述通讯单元内的至少一个分布式子模块的发送端口连接至与其相连的通讯单元内的分布式子模块接收端口。
5.根据权利要求1所述的一种分布式设备的冗余通讯拓扑，其特征在于，所述通讯单元内的一部分分布式子模块通讯接收端口连接至上位机的通讯发送端口，剩下的分布式子模块的通讯发送端口连接至上位机的通讯接收端口。
6.根据权利要求1所述的一种分布式设备的冗余通讯拓扑，其特征在于，所述每个通讯单元内相邻分布式子模块之间一个分布式子模块通讯接收端口连接至上位机的通讯发送端口，另一个分布式子模块通讯发送端口连接至上位机的通讯接收端口。
7.根据权利要求1所述的一种分布式设备的冗余通讯拓扑，其特征在于，所述每个通讯单元中的多个分布式子模块之间还两两互连。
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