[发明专利]基于组件式CPU设计的分散式监录系统架构

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统自动化控制技术领域，特别是涉及一种基于组件式CPU设计的分散式监录系统架构，该架构可广泛应用于电力系统中厂站的监视、录波和分析系统。

背景技术

随着电力系统中机组容量的不断增大和电压等级的不断提高，对于机组运行状况的监视录波的必要性也日益增大。一套好的录波装置，对于监视励磁系统、机组运行数据、判断保护动作行为、保护新原理研究、确定热工保护和电气保护的动作顺序等都将起到莫大的作用。

而目前在现场应用的录波装置，大都采用集中式设计，即由一套CPU系统来完成对所有模拟量、数字量的采集、录波起动、数据存储和上传工作。这种方式存在着明显的不足：装置数据采集部分存储器单一，容量不够，数据尚未转存时如果来新的故障就会遭覆盖；各装置所采集的数据在时间轴上不同步，联网分析困难；装置灵活性不够，可扩展性不强。

发明内容

本发明的目的是针对现有集中式录波装置存在的问题，提出一种基于组件式CPU设计的分散式监录系统架构，在此架构基础上实现集故障数据记录与分析、运行状态在线监测、实验数据记录与分析的监录与分析系统。

具体通过以下技术方案来实现：

基于组件式CPU设计的分散式监录系统架构，包括若干个数据采集控制单元，一个管理单元和一个远方分析站，数据采集控制单元采用模块化设计，彼此间独立，与管理单元之间经以太网通信，管理单元和远方分析站经以太网通信，数据采集控制单元负责实时数据的采集、计算、起动判据、数据的就地存储及与管理单元的通信，数据采集控制单元的数量根据具体工程需要可灵活配置；管理单元负责系统运行维护、定值整定、通信管理、数据分析、用户管理等功能；远方分析站负责对来自多个管理单元的数据进行综合处理，实现故障信息综合管理与分析、网络通信、电气主接线图绘制等功能，作为管理单元数据分析功能的扩充和完善。

在该架构中设计了如下的同步机制，由第一数据采集控制单元(1)上的定时计数器负责产生采样脉冲，经高速光耦隔离后触发其他各数据采集控制单元的采样中断，采用同步秒脉冲和绝对时钟报文来统一各数据采集控制单元的绝对时钟。

在该架构中设计了用硬件实现同步录波，当一个数据采集控制单元满足录波起动判据后，立刻发出一个起动脉冲信号，该脉冲信号经高速光耦隔离后，循环被其它数据采集控制单元接收，触发中断，作为起动录波的信号。

在各数据采集控制单元设置就地掉电不丢失存储介质，在整个系统起动录波后首先由各个数据采集控制单元将数据进行就地存储，录波结束后再通过以太网上传到管理单元的录波数据硬盘中。

整个系统采用以太网通信方式。每个数据采集控制单元和管理单元都分配唯一的IP地址，数据采集控制单元的IP地址固化在程序内，管理单元内部IP地址固化，外部IP地址由工程配置确定。数据采集控制单元、管理单元经过内部以太网交换机实现点对点的高速通信。

采用本发明设计的架构搭建的监录系统，因为采用了组件式的CPU设计，可以根据具体工程模拟量、开入量通道的数量对数据采集控制单元的数量进行灵活的配置，可扩展性强，又能有效控制硬件成本。采用本发明设计的同步机制和协调起动机制，使得系统各数据采集控制单元所采集的数据在时间轴上严格一致，便于进行系统联网分析。采用本发明设计的数据分散二级存储机制，使得原本庞大的录波数据分散到了各个数据采集控制单元，确保了连续故障时录波数据不被覆盖。采用本发明设计的点对点通信机制，确保了任意两个单元之间在网络通信时都不会产生冲突，从而保证了大容量录波数据的高速传输。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为基于组件式CPU设计的分散式监录系统架构图；

图2为分散式监录系统同步机制实现框图；

图3为分散式监录系统协调起动机制实现框图；

图4为分散式监录系统数据分散二级存储机制实现框图；

图5为分散式监录系统点对点通信机制实现框图。

具体实施方式

基于组件式CPU设计的分散式监录系统架构，其具体实施方式包括若干个数据采集控制单元，一个管理单元和一个远方分析站，数据采集控制单元采用模块化设计，彼此间独立，与管理单元之间经以太网通信，管理单元和远方分析站经以太网通信。具体实现方式如下：

1.该架构在设计时采用分散式结构，标准模块化设计，以以太网络为核心，构成多CPU并行工作的整体。