[发明专利]一种智能变电站过程层报文线性处理架构及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络数据处理方法，具体来说涉及一种智能变电站过程层报文线性处理架构及其处理方法。

背景技术

随着计算机和通信技术更加广泛的应用于变电站的综合自动化系统，变电站的二次设备及其之间的通信行为日趋数字化和智能化，特别是在IEC 61850国际规约的发布之后，智能变电站建设和传统变电站智能化的改造更是方兴未艾。智能变电站一个很重要的特点就是信息的共享程度较传统变电站有了很大的提高，传统的复杂二次电缆接线逐步被简约的光缆接线所取代，二次的电压、电流以及开关量的信号均通过报文的形式进行传递，其中电压、电流值是通过SV报文进行传输的，开关量是通过GOOSE报文传递的。

虽然在很多方面，智能变电站都较传统变电站有了很多变化，但是在从电压、电流信号的采集到处理的工作上，现在很多智能变电站的试点还是沿用传统变电站的数据采集和处理体系架构。

如图1所示，二次的电压、电流信号首先经过中间电压/电流互感器变成更低的交流信号，多路模拟开关根据输入的地址信号，选择其中的一条通路作为输出信号。再经过采样/保持器。采样/保持器的功能是在采样状态下，输出跟随输入的变化而变化；在保持状态下，输出等于输入保持状态时输入的瞬时值。采样/保持器的输出信号送往A/D转换器进行A/D转换，最后将数字信号送往CPU进行处理。

CPU控制采样处理的流程图如图2所示。每当选定的通路经过A/D转换结束后，CPU响应中断，读入转换的结果，当一条线路一个周期采样结束之后，CPU就对这一个周期的采样数据进行处理。

可见，传统的变电站采样处理是以一个周波为单位的，每接收和处理一个周波的采样值都需要CPU响应一次中断，这是同X86CPU的体系架构有关的。每一条SV报文一般情况下只包含一个电压/电流采样点的信息，对于保护用的采样值信息，采样率为80点/周波，X86体系架构的CPU每接收和解析一个数据报文需中断一次，那么在智能变电站的情况下，CPU的需要在一个周波的时间内中断80次，1秒钟就要中断4000次，这无疑会占用CPU大量的资源，降低报文的接收和处理效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能变电站过程层报文线性处理架构，该架构简单、模块清晰、扩展性能强，适合智能变电站大量网络数据信息的接收和处理工作，消除了原有方法的报文处理瓶颈，使得智能变电站的运行更加可靠和安全。

本发明的另一目的在于提供一种智能变电站过程层报文线性处理方法，该方法可以实现在无需处理器响应中断的前提下对智能变电站报文进行线性接收和处理，消除了因高频率的中断带来的CPU数据包接收和处理的瓶颈问题。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

一种智能变电站过程层报文线性处理架构，包括相互连接的网络处理器、数据包输入处理单元和随机存储器；所述数据包输入处理单元为硬件协处理单元，设有网络报文接口，负责网络报文的接收与分发并直接访问随机存储器空间，同时发出事件消息给网络处理器。

所述网络处理器包含至少6个微引擎，所有微引擎共享随机存储器的空间。

所述随机存储器为同步动态随机存储器(SDRAM)、静态随机存储器(SRAM)或三态内容寻址存储器(TCAM)。

本发明还提供一种智能变电站过程层报文线性处理方法，包括如下步骤：

1)、当有报文到达报文接入口时，数据包输入处理单元接收报文，并将报文放入随机存储器(RAM)的报文缓存区域，同时根据报文的以太网ID识别报文种类，再根据报文种类传递事件消息和指针给网络处理器的相关微引擎；

2)、微引擎1处理面向变电站事件的通用对象(GOOSE，Generic Object Oriented Substation)报文，解析整个数字化变电站过程层的事件信息，并将报文放入随机存储器(RAM)的缓存区域；

3)、微引擎2处理采样值(SV，Sampled Value)报文，解析整个数字化变电站的采样值信息，并将报文放入随机存储器(RAM)的缓存区域；

4)、微引擎3处理互联网协议(IP，Internet Protocol)报文，解析整个数字化变电站的IEEE1588实时情况和整个数字化变电站站控层制造报文规范(MMS)(MMS)协议工作情况，并将报文放入随机存储器(RAM)的缓存区域；

5)、当微引擎1或者微引擎2解析发现电力系统发生异常事件时，发送消息事件和指针给微引擎4，微引擎4启动故障录波，将相关报文放入随机存储器(RAM)的故障录波缓存区域；