CN201535871U - 基于双核cpu和双板热备的智能合并单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电力电子技术领域，涉及一种基于双核CPU和双板热备的智能合并单元，包括供能模块、通信模块、交换模块、控制模块和应用模块。通信模块，用于实现与外部GPS、存储设备的通信；交换模块用于接收光信号，实现与其它二次设备及光功能模块的数据交换功能，控制模块由两块控制板组成实现双板热备，两块控制板间具有双向心跳线和主从通信线，前者用于监测心跳信号，后者用于数据交换；两块控制板分别还设置有以太网通信接口。本实用新型提出的基于双板热备技术的合并单元解决方案，能够在电网不断电的情况下方便处理故障，在获得高可靠性的同时保证了持续不间断的工作。

Description

基于双核CPU和双板热备的智能合并单元

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，涉及电力系统中采用的合并单元，具体涉及一种利用双板热备技术的，由双核CPU进行控制的智能合并单元。

背景技术

电力系统中，合并单元是用于将接收到的多路瞬时电流、电压信号以指定帧格式传送给保护和控制设备的装置，它是电子式互感器与二次保护、测控等设备的接口，是连接一次、二次设备的桥梁。合并单元主要完成时间同步、数据处理、状态监控等三大功能

以往的合并单元，一般采用FPGA+DSP的架构，充分利用FPGA丰富的I/O接口及DSP强大的运算处理能力。在合并器内，一般采用一块控制板来实现合并单元的三项主要功能，其它的功能由交换板、供能板和通信板分别来完成。这种方法能够满足系统高速、稳定的要求，但始终存在着可扩展性不高、功能比较局限等不足之处。在这种合并单元的控制板中，功能由多个芯片完成，效率不高，功能分散。一旦其中一个环节出现故障，整个合并单元失效，它所连接的一次设备和测控保护设备将无法正常通信。此时，唯一的解决办法就是等到电网停电的时候将整个合并单元机箱拆下来对故障进行检修。然而，电力系统的特殊性，要求能够持续可靠地提供应用服务。拆装检修这个过程打破了这种持续可靠性，势必会造成数据缺失、甚至于错乱等不可预知的状况，对电力系统的正常运行造成了影响。如何在故障发生时保证电网的持续可靠的工作，本实用新型应运而生。

双机热备技术在IT行业中很早就得到了应用，具有两种实现模式：一种是基于共享的存储设备的方式，另一种则是纯软件方式。前者，采用两台服务器，使用共享的存储设备。在工作过程中，两台服务器将以一个IP地址对外提供服务，依工作方式的不同，将服务请求发送给其中一台服务器承担。同时，服务器通过心跳线侦测另一台服务器的工作状况。当一台服务器出现故障时，另一台服务器根据心跳侦测的情况做出判断，并进行切换，接管服务。后者，则是通过支持镜像的双机软件，将数据实时复制到另一台服务器上去。一般，采用前者，能够较快的提供服务器之间的转换，可靠性较高。

发明内容

本实用新型根据电力系统的特殊要求，针对现有合并单元的不足，提出一种新的合并单元设计方案。本实用新型提出的基于双板热备技术的合并单元解决方案，能够在电网不断电的情况下方便处理故障，在获得高可靠性的同时保证了持续不间断的工作。

为此，本实用新型采用如下的技术方案：

一种基于双核CPU和双板热备的智能合并单元，包括供能模块、通信模块、交换模块、控制模块和应用模块，控制模块与通信模块、交换模块、应用模块分别相连，所述的通信模块，用于实现与外部GPS、存储设备的通信；所述的交换模块用于接收1、2路光信号，实现与其它二次设备及光功能模块的数据交换功能，其特征在于，所述的控制模块由两块控制板组成实现双板热备，两块控制板间具有双向心跳线和主从通信线，前者用于监测心跳信号，后者用于数据交换；两块控制板分别还设置有以太网通信接口。

作为优选实施方式，本实用新型的智能合并单元，每个控制板采用双核CPU作为控制芯片，一个核用于数据采集和数据处理，另一个主要用于数据液晶显示和配置管理。

本实用新型能实现对电力设备进行监控，实现一次设备和测控保护设备间的信息交换，建立与GPS、外界存储设备的通信。它利用双板热备方案，当其中一块控制板故障时另一块控制板能迅速取代，保证电网设备的同步运行，提高可靠性的同时保证了持续数据通信。它采用双核CPU芯片设计控制模块，功能更加集中，方便故障维护。

附图说明

图1为本实用新型的控制板间示意图。

图2为本实用新型整体结构图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型结合双机热备的思想，在合并单元内用两块控制板做基于主动/被动(active/standby)方式的双板热备。合并单元上电后，控制板通过竞争方式获取IP，其中，获取到IP的控制板成为主板，另外一块控制板为从板。数据同时往这两块控制板上写。但是在同一时间内，主板完成同步、多路数据采集处理和发送功能，并完成液晶显示等应用功能。而从板仅接收数据，不对数据进行任何处理，也不发出任何信号。本实用新型在两块控制板之间设计有两种接口，一个用于做心跳诊断，另一个用于做数据传输和交换。主板每隔一段时间会将配置文件通过主、从板之间的通信接口发送给从板，便于从板更新配置信息和应用信息，保证应用上的同步如外设的同步。从板会通过心跳信号软件侦测主板，当主板出现故障无法正常运行时，从板会根据该信号迅速获取IP，从standby状态激活，保证在短时间内完全恢复正常使用，基本上保证切换过程中数据不出现丢失和错乱等状况。除此之外，利用心跳信号保证了采样信号的同步，主从两板进程间的匹配。而故障检修由此变得简单，只需要将故障板直接取出修理即可，这样节约了故障维护时间，减少了数据丢失，提高了可靠性。

在控制板设计中，本实用新型用具有双核CPU的芯片来设计控制板。其中一个核用于数据采集和数据处理，另一个用于液晶显示和配置管理，充分利用了两种不同的CPU的优势，实现了合并单元的绝大部分功能。这样节约了故障维护时间，减少了数据丢失，提高了可靠性。

图2为本实用新型的智能合并单元的整体结构图，具有信号采集、数据处理、数据存储、液晶显示、配置管理、通信以及主从热备功能。包括供能模块、通信模块、交换模块、控制模块和应用模块。通信模块用于实现与外部GPS、外部存储设备的通信；交换模块用于接收12路光信号(包括三相保护、测量电流与电压及中性点电流与电压、母线电压)、以及实现与其它二次设备(如测控保护设备)及光功能模块的数据交换功能，应用模块(液晶显示、键盘应用等)、控制模块与其它各个模块相连，如上所述。

Claims (2)

1.一种基于双核CPU和双板热备的智能合并单元，包括供能模块、通信模块、交换模块、控制模块和应用模块，控制模块与通信模块、交换模块、应用模块分别相连，所述的通信模块，用于实现与外部GPS、存储设备的通信；所述的交换模块用于接收光信号，实现与二次设备及光功能模块的数据交换功能；其特征在于，所述的控制模块由两块控制板组成实现双板热备，两块控制板间具有双向心跳线和主从通信线，前者用于监测心跳信号，后者用于数据交换；两块控制板分别还设置有以太网通信接口。

2.根据权利要求1所述的智能合并单元，其特征在于，每个控制板采用双核CPU作为控制芯片，一个核用于数据采集和数据处理，另一个主要用于数据液晶显示和配置管理。

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