CN206401989U - 合并单元智能终端集成装置 - Google Patents

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王乾刚
陈远生
周俊峰
刘辉
程亮
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Abstract

本实用新型公开了一种合并单元智能终端集成装置，要解决的问题是避免GOOSE和SV报文相互影响，提高传输的可靠性。本实用新型设有采集开入和控制开出信息的GOOSE和采集电压电流交流量的SV，GOOSE将采集到的信息经第一数据总线、第一差分线控制器发送至FPGA，SV将电压电流交流量的采样值经第二数据总线、第二差分线控制器发送至FPGA，FPGA将开入和控制开出信息、电压电流交流量的采样值经以太网物理层收发器、光模块发送至以太网光纤网。本实用新型与现有技术相比，GOOSE报文和SV报文分别通过相应的板件经FPGA通过同一个100M光以太网口发送，保证SV报文发送准确，对传输信道进行复用，不仅可以提高可靠性、而且实现简单，能够大大简化变电站现场的光纤接线。

Description

合并单元智能终端集成装置
技术领域
本实用新型涉及一种数字化变电站过程层设备，特别是一种合并单元智能终端装置。
背景技术
基于IEC61850标准的数字化变电站在国内大规模的推广建设以来。“合并单元智能终端集成装置”为110KV电压等级数字化变电站过程层最重要的二次设备，其主要负责交流信号的采集和上送，采样值SV发送，状态信息的采集和上送，面向通用对象的变电站事件GOOSE发送，控制命令的接收和执行，GOOSE接收。SV报文发送的特点：等间隔发送，每间隔250us发送一帧SV报文，等间隔性必须满足±10us。GOOSE报文发送的特点：无变位时，每5s发送一帧心跳报文；有变位时，报文呈突发状，受变位信号的影响；GOOSE报文的实时性为ms级，没有等间隔发送的要求。“合并单元智能终端集成装置”要求交流信号的采集和状态信息的采集必须由不同的板卡完成，防止相互之间影响。同时“合并单元智能终端集成装置”要求GOOSE报文和SV报文通过同一个100M以太网光纤接口发送出去，以简化变电站现场的光纤接线。以太网光纤接口一般需通过集成有MAC芯片和与外部信号接口的物理层PHY芯片的网卡扩展实现，而采用普通以太网控制器会出现GOOSE报文发送阻塞SV报文发送的问题，导致SV发送无法满足等间隔发送的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种合并单元智能终端集成装置，要解决的问题是避免GOOSE和SV报文相互影响，提高传输的可靠性。
本实用新型采用以下技术方案：一种合并单元智能终端集成装置，设有采集开入和控制开出信息的面向通用对象的变电站事件板和采集电压电流交流量的采样值板，所述面向通用对象的变电站事件板将采集到的信息经第一数据总线、第一差分线控制器发送至现场可编程门阵列，所述采样值板将电压电流交流量的采样值经第二数据总线、第二差分线控制器发送至现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列将开入和控制开出信息、电压电流交流量的采样值经以太网物理层收发器、光模块发送至以太网光纤网。
本实用新型的第一差分线控制器、第二差分线控制器、面向通用对象的变电站事件板、以太网物理层收发器和光模块设置在通信板上。
本实用新型的面向通用对象的变电站事件板通过简化媒体独立接口与以太网物理层收发器连接。
本实用新型的以太网物理层收发器驱动光模块工作。
本实用新型的第一数据总线和第二数据总线分别采用3对差分线，分别为±clk、±data0、±data1，±clk为100M时钟信号线，±data0和±data1是与±clk同步的100M数据信号线。
本实用新型的现场可编程门阵列连接有5s定时器和250us定时器。
本实用新型的5s定时器触发现场可编程门阵列发送面向通用对象的变电站事件。
本实用新型的250us定时器触发现场可编程门阵列发送电压电流交流量的采样值。
本实用新型与现有技术相比，将GOOSE报文和SV报文分别通过相应的板件经FPGA芯片通过同一个100M光以太网口发送出去，在保证SV报文发送准确的基础上，对传输信道进行了复用，通过定时器触发FPGA对GOOSE和SV报文发送，并控制PHY进行发送，不仅可以提高可靠性、而且实现简单，能够大大简化变电站现场的光纤接线。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型工作过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型的合并单元智能终端集成装置，设有用于采集开入和控制开出信息的面向通用对象的变电站事件GOOSE板3、用于采集电压电流交流量的采样值SV板2。合并单元智能终端集成装置还设有通信板1，通信板1上设有现场可编程门阵列FPGA芯片4，FPGA芯片4通过简化媒体独立接口RMII与以太网物理层收发器PHY 5连接，以太网物理层收发器PHY 5驱动光模块SFP(Small Form-factor Pluggable)6，SFP光模块6连接光纤以太网(光以太网)。GOOSE板3将采集到的开入和控制开出信息经第一数据总线、第一差分线控制器LVDS 7发送至FPGA芯片4，SV板2将采集电压电流交流量经第二数据总线、第二差分线控制器LVDS 8发送至FPGA芯片4。FPGA芯片4将GOOSE和SV报文经以太网物理层收发器PHY5、光模块SFP 6发送至以太网光纤网，实现GOOSE和SV报文共口发送。
GOOSE板为高性能处理器与现场可编程逻辑阵列组成，用于实现GOOSE报文编码与解码的电路板。
SV板由高性能处理器与现场可编程逻辑阵列组成，用于实现SV报文编码的电路板。
本实施例中，第一数据总线和第二数据总线分别采用3对低电压差分信号LVDS线，分别为±clk、±data0、±data1，其中，±clk为100M时钟信号线，±data0和±data1是与±clk同步的100M数据信号线，第一差分线控制器LVDS、第二差分线控制器LVDS采用美国德州仪器公司的SN65MLVD080芯片，FPGA芯片采用美国因特尔公司的ALTERA或美国赛灵思公司的XILINX系列的FPGA芯片，以太网物理层收发器PHY采用具有RMII接口的单口PHY芯片，例如美国博通公司的BCM5221A4KPT，S光模块FP采用美国安华高科技AVAGO公司的SFP光模块。
如图2所示，GOOSE板3采集开入和控制开出信息，通过第一数据总线A、第一LVDS差分线控制器7发送至FPGA芯片4的存储器1中暂存。SV板2采集电压电流交流量采样值，通过第二数据总线B、第二LVDS差分线控制器8发送至FPGA芯片4的存储器2中暂存。FPGA芯片4先将存储在存储器2中的SV报文通过以太网物理层收发器PHY 5将SV报文经SFP光模块6发送出去，FPGA芯片4再将存储在存储器1中的GOOSE报文通过以太网物理层收发器5将GOOSE报文经SFP光模块6发送出去。发送GOOSE报文采用5s定时器触发，发送SV报文采用250us定时器触发。
本实用新型能够将GOOSE报文和SV报文通过同一个100M光以太网口发送至光纤以太网。在保证SV报文发送准确的基础上，对传输信道进行了复用，可靠性高、实现简单，并且能够大大简化变电站现场的光纤接线，具有广泛的推广前景。

Claims (8)

1.一种合并单元智能终端集成装置，设有采集开入和控制开出信息的面向通用对象的变电站事件板(GOOSE)和采集电压电流交流量的采样值板(SV)，其特征在于：所述面向通用对象的变电站事件板(GOOSE)将采集到的信息经第一数据总线、第一差分线控制器(LVDS)发送至现场可编程门阵列(FPGA)，所述采样值板(SV)将电压电流交流量的采样值经第二数据总线、第二差分线控制器(LVDS)发送至现场可编程门阵列(FPGA)，所述现场可编程门阵列(FPGA)将开入和控制开出信息、电压电流交流量的采样值经以太网物理层收发器(PHY)、光模块(SFP)发送至以太网光纤网。
2.根据权利要求1所述的合并单元智能终端集成装置，其特征在于：所述第一差分线控制器(LVDS)、第二差分线控制器(LVDS)、面向通用对象的变电站事件板(GOOSE)、以太网物理层收发器(PHY)和光模块(SFP)设置在通信板上。
3.根据权利要求2所述的合并单元智能终端集成装置，其特征在于：所述面向通用对象的变电站事件板(GOOSE)通过简化媒体独立接口(RMII)与以太网物理层收发器(PHY)连接。
4.根据权利要求3所述的合并单元智能终端集成装置，其特征在于：所述以太网物理层收发器(PHY)驱动光模块(SFP)工作。
5.根据权利要求4所述的合并单元智能终端集成装置，其特征在于：所述第一数据总线和第二数据总线分别采用3对差分线，分别为±clk、±data0、±data1，±clk为100M时钟信号线，±data0和±data1是与±clk同步的100M数据信号线。
6.根据权利要求1所述的合并单元智能终端集成装置，其特征在于：所述现场可编程门阵列(FPGA)连接有5s定时器和250us定时器。
7.根据权利要求6所述的合并单元智能终端集成装置，其特征在于：所述5s定时器触发现场可编程门阵列(FPGA)发送面向通用对象的变电站事件(GOOSE)。
8.根据权利要求6所述的合并单元智能终端集成装置，其特征在于：所述250us定时器触发现场可编程门阵列(FPGA)发送电压电流交流量的采样值(SV)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113010465A (zh) * 2021-03-03 2021-06-22 国网北京市电力公司 基于fpga的过程层数据采样板卡与电子装置

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