CN206741693U - 一种相量数据集中器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相量数据集中器，包括母板模件、第一电源模件、第二电源模件、串口对时模件、IO模件、主CPU模件、从CPU模件、主交换模件、从交换模件；串口对时模件为装置提供对时接口和串口接入；母板模件用于为各模件提供电气连接；第一电源模件和第二电源模件均用于为母板模件提供工作电源；IO模件用于获得外部开关量信号并给出各种告警信号；主CPU模件用于汇总并存储站内多台PMU装置的实时动态数据，同时可根据各个主站的需要将动态数据转发到多个主站；从CPU模件扩展主CPU和WAMS主站的通信能力；主交换模件将多台PMU装置的数据经共享高速内部通信总线转发到主CPU和从CPU；从交换模件扩展主交换模件和PMU装置的通信能力。

Description

一种相量数据集中器

技术领域

本实用新型涉及一种通信装置，特别是一种涉及相量数据集中器，属于电力系统广域测量技术领域。

背景技术

随着我国电网建设的不断发展，网架结构日益完善，也越来越复杂，迫切需要有新的技术手段来加强电网的动态安全监控能力，提高电网安全稳定水平。传统SCADA系统采集的是秒级刷新的稳态数据，故障录波器提供的是故障前后一段时间内快速暂态波形数据，都没有办法提供全网范围内同步采集的动态相量数据。同步相量测量装置（PMU）则利用卫星同步时钟系统为广域范围内的全网同步采样提供统一的采样脉冲和标准时间，使得各个站点之间有了相同的时间基准点和采样参考基准点，在同步采样和计算之后所得到的同步相量能准确描述实际系统的动态过程，为电力系统新型保护、测控、安全稳定控制提供了新的数据源。PMU一般是分布式的，包含相量同步采集单元和相量数据集中器。相量数据集中器负责站内多台PMU装置数据的汇总、存储、转发功能。

目前国内常规的相量数据集中器都采用工控机结构（X86+LINUX），装置一般采用2U标准机箱，不具备扩展能力，当工程需要接入的PMU和WAMS主站数量较多时，数据集中器网口不足；当工程规模较小时，装置配置过多的网口和硬盘又存在较大的浪费。为了和站内多个PMU进行通信，还需要配置专门的交换机。同时，现有数据集中器一般采用单电源供电，电源故障引起的装置异常占有很大的比例。

实用新型内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种相量数据集中器，通信实时性和可靠性较高，无断电影响，具有大容量存储硬盘，将数据交换功能集成到装置中，在多台PMU的接入过程中不需要配置交换机，可为电力系统新型保护、测控、安全稳定控制提供了新的数据源。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种相量数据集中器，其特征在于：包括母板模件、第一电源模件、第二电源模件、串口对时模件、IO模件、主CPU模件、从CPU模件、主交换模件、从交换模件；所述母板模件设置有内部通信高速总线及电源总线接口，母板模件通过内部高速总线及电源总线接口分别与第一电源模件、第二电源模件、串口对时模件、IO模件、主CPU模件、从CPU模件、主交换模件、从交换模件连接；

所述母板模件用于为第一电源模件、第二电源模件、串口对时模件、IO模件、主CPU模件、从CPU模件、主交换模件和从交换模件提供电气连接；

所述第一电源模件和第二电源模件均用于为母板模件提供工作电源；

所述串口对时模件用于对时和串口通信；

所述的IO模件用于接收外部开入量并提供装置告警信号；

所述主CPU模件用于接收并汇总站内PMU装置的实时数据，并将汇总后的站内动态数据按照主站CFG2的要求实时发送到相应WAMS主站；

所述从CPU模件用于扩展主CPU模件和WAMS主站的通信能力，在需要扩展时才配置；

所述主交换模件与多台PMU装置实时通信，并将PMU装置的实时数据通过共享的内部高速总线发送到主CPU和从CPU；

所述从交换模件用于扩展相量数据集中器与PMU装置的通信能力，在需要扩展时才配置。

作为优选方案，所述的相量数据集中器，其特征在于：所述主CPU模件和从CPU模件均包括CPU模块、FPGA模块、RJ45以太网接口模块、交换模块和SATA硬盘模块。所述CPU模块采用ARM系列芯片，FPGA模块采用XINLIN公司的芯片，交换模块采用8口交换PHY芯片，SATA硬盘模块采用256GB的SATA固态硬盘。

进一步的，所述RJ45以太网接口模块具备5个独立100M的电双绞线RJ45以太网接口，能与5个WAMS主站进行实时通信。

所述从CPU模件根据工程需要灵活配置，能将相量数据集中器和WAMS主站的通信能力扩展一倍。

作为优选方案，所述的相量数据集中器，其特征在于：所述主交换模件和从交换模件通过内部高速总线和主CPU模件、从CPU模件进行通信，并设置有8端口二层交换芯片，网络接口采用多模光纤SFP接口。

作为优选方案，所述的相量数据集中器，其特征在于：所述主交换模件，包括配置FLASH模块、交换模块、总线驱动器、SFP多模光纤以太网接口，具有8个独立100M的SFP以太网接口，交换模块采用8口交换芯片，每个以太网接口分别连接到1个SFP多模光纤接口，用于接入8台PMU装置；交换模块的工作模式由配置FLASH模块决定；总线驱动器用于隔离干扰，并将内部高速总线的信息可靠地传输到交换芯片中。

所述从交换模件根据工程需要灵活配置，能将相量数据集中器和PMU装置的通信能力扩展一倍。

作为优选方案，所述的相量数据集中器，其特征在于：所述内部高速通信总线包含IRIG-B通信总线和高速以太网通信总线，高速以太网通信总线采用1000M高速以太网通信总线。

作为优选方案，所述的相量数据集中器，其特征在于：所述串口对时模件采用DB9通用串行接口。

作为优选方案，所述的相量数据集中器，其特征在于：所述母板模件设置有标准物理接口，标准物理接口采用金手指连接方式。

有益效果：本实用新型提供的一种相量数据集中器，通过在母板模件上连接第一电源模件和第二电源模件，实现双电源供电，从而确保单一电源回路故障时无断电影响，使得任一电源损坏都不影响装置的正常工作，可以极大地提高装置可靠性；通过主CPU和从CPU可以连接多个WAMS主站，从CPU在需要时才配置，可以节省成本；通过主、从交换模件，可以连接多个PMU装置，无需配置价格高昂的专用交换机。所以，本实用新型提供的一种相量数据集中器，实时通信可靠性高，无断电影响，具有灵活的通信扩展能力，在接入多台PMU装置时，无需配置专门的交换机，可为电力系统的保护、监控、测量等应用领域提供高精度的广域同步动态数据。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中CPU模件的示意图；

图3为本实用新型中交换模件的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，一种相量数据集中器，包括母板模件9，所述母板模件9设置有内部通信高速总线及电源总线接口10和标准物理接口（图中未示出），标准物理接口采用金手指连接方式。还包括通过对时及电源总线接口10均与母板模件9相连的第一电源模件7、第二电源模件8、串口对时模件1、IO模件2、主CPU模件3、从CPU模件4、主交换模件5、从交换模件6；所述串口对时模件1、IO模件2、主CPU模件3、从CPU模件4、主交换模件5、从交换模件6均通过高速内部总线连接，通信总线可为1000M串行以太网通信总线和IRIG-B对时总线；所述主CPU模件3包括CPU模块51、FPGA模块52、RJ45以太网接口模块53、交换模块54和SATA硬盘模块55。

所述母板模件9用于为第一电源模件7、第二电源模件8、串口对时模件1、IO模件2、主CPU模件3、从CPU模件4、主交换模件5、从交换模件6提供电气连接；所述第一电源模件7和第二电源模件8均用于为母板模件9提供工作电源；所述串口对时模件1用于为装置提供外部标准时间信号，并提供RS232串行接口和外部通信；所述IO模件2用于接收外部DI信号并提供相量数据集中器装置本身的告警信号；所述主CPU模件3通过主交换模件5和从交换模件6获得站内所有相量数据，存储到本地SATA硬盘中，并通过RJ45以太网模块53将站内实时数据转发到多个调度主站；所述的主交换模件通过内部高速总线和主CPU连接，能同时和8个PMU装置进行实时通信，所采用通信接口为光纤SFP多模以太网接口，具有较强的抗干扰能力。

如图2所示，所述主CPU模件3包括CPU模块51、FPGA模块52、RJ45以太网接口模块53、交换模块54和SATA硬盘模块55；所述CPU模块51采用ARM系列芯片，FPGA模块52采用XINLIN公司的芯片，RJ45以太网接口模块53具有5个电双绞线RJ45接口，交换模块54采用8口交换PHY芯片，SATA硬盘模块55采用256GB的SATA固态硬盘。

所述的从CPU模件4和主CPU模件3具有相同的硬件结构，在通信接口不满足工程需要时才配置，可以将相量数据集中器和WAMS主站的通信能力提高1倍。

如图3所示，所述的主交换模件5，包括交换模块62的配置FLASH模块61，交换模块62，总线驱动器63，SFP多模光纤以太网接口64（一共8个，图中只画出3个）。交换模块62采用8口交换芯片，每个以太网接口分别连接到1个SFP多模光纤接口，可以接入8台PMU。交换模块62的工作模式由配置FLASH模块61决定。总线驱动器63用于隔离干扰，并将内部高速总线的信息可靠地传输到交换芯片中。

本实用新型提供的相量数据集中器，采用双电源供电，使得任一电源损坏都不影响装置的正常工作，可以极大地提高装置可靠性；采用主CPU模件作为基本配置，在通信接口数量不满足要求时增加一块CPU作为从CPU，可以将和WAMS主站的通信接口数量提高1倍，具有较好的扩展能力和工程适应性；采用具有交换功能的交换模件和站内多台PMU进行通信，节省了PMU工程必须配置的交换机，降低了工程成本，提高了经济效应。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种相量数据集中器，其特征在于：包括母板模件、第一电源模件、第二电源模件、串口对时模件、IO模件、主CPU模件、从CPU模件、主交换模件、从交换模件；所述母板模件设置有内部通信高速总线及电源总线接口，母板模件通过内部高速总线及电源总线接口分别与第一电源模件、第二电源模件、串口对时模件、IO模件、主CPU模件、从CPU模件、主交换模件、从交换模件连接；

所述母板模件用于为第一电源模件、第二电源模件、串口对时模件、IO模件、主CPU模件、从CPU模件、主交换模件和从交换模件提供电气连接；

所述第一电源模件和第二电源模件均用于为母板模件提供工作电源；

所述串口对时模件用于对时和串口通信；

所述的IO模件用于接收外部开入量并提供装置告警信号；

所述主CPU模件用于接收并汇总站内PMU装置的实时数据，并将汇总后的站内动态数据按照主站CFG2的要求实时发送到相应WAMS主站；

所述从CPU模件用于扩展主CPU模件和WAMS主站的通信能力，在需要扩展时才配置；

所述主交换模件与多台PMU装置实时通信，并将PMU装置的实时数据通过共享的内部高速总线发送到主CPU和从CPU；

所述从交换模件用于扩展相量数据集中器与PMU装置的通信能力，在需要扩展时才配置。

2.根据权利要求1所述的相量数据集中器，其特征在于：所述主CPU模件和从CPU模件均包括CPU模块、FPGA模块、RJ45以太网接口模块、交换模块和SATA硬盘模块。

3.根据权利要求2所述的相量数据集中器，其特征在于：所述CPU模块采用ARM系列芯片，FPGA模块采用XINLIN公司的芯片，交换模块采用8口交换PHY芯片，SATA硬盘模块采用256GB的SATA固态硬盘。

4.根据权利要求2所述的相量数据集中器，其特征在于：所述RJ45以太网接口模块具备5个独立100M的电双绞线RJ45以太网接口，能与5个WAMS主站进行实时通信。

5.根据权利要求1所述的相量数据集中器，其特征在于：所述主交换模件和从交换模件通过内部高速总线和主CPU模件、从CPU模件进行通信，并设置有8端口二层交换芯片，网络接口采用多模光纤SFP接口。

6.根据权利要求1所述的相量数据集中器，其特征在于：所述主交换模件，包括配置FLASH模块、交换模块、总线驱动器、SFP多模光纤以太网接口，具有8个独立100M的SFP以太网接口，交换模块采用8口交换芯片，每个以太网接口分别连接到1个SFP多模光纤接口，用于接入8台PMU装置；交换模块的工作模式由配置FLASH模块决定；总线驱动器用于隔离干扰，并将内部高速总线的信息可靠地传输到交换芯片中。

7.根据权利要求1所述的相量数据集中器，其特征在于：所述内部高速通信总线包含IRIG-B通信总线和高速以太网通信总线，高速以太网通信总线采用1000M高速以太网通信总线。

8.根据权利要求1所述的相量数据集中器，其特征在于：所述串口对时模件采用DB9通用串行接口。

9.根据权利要求1所述的相量数据集中器，其特征在于：所述母板模件设置有标准物理接口，标准物理接口采用金手指连接方式。