[发明专利]一种基于IEC61850标准的网络处理器

说明书

技术领域

本发明属于信息通信集成技术领域，具体涉及一种基于IEC61850标准的网络处理器。

背景技术

智能电网是融合电网技术与信息电子技术的交叉技术，建立在集成、高速、双向通信网络的基础上，覆盖基础测量、数字变电站、配电自动化以及微网等多个领域。传统的变电站通信规约主要包括：CDT、SC1801、DNP3.0、N4F、101、103、104等，支持这些规约标准的电力设备所提供的接口和功能各不相同，设备间的“孤岛”问题严重，信息共享困难，不利于电力系统的稳定与维护。为了方便智能变电站中的各种IED设备的管理及互连，国际电工委员会（IEC）制定并推广了无缝通信标准IEC61850，作为基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准。

IEC61850标准的采用，很大程度上改善了信息技术和自动化技术的设备数据集成，解决了IED设备间互操作性差、信息难以共享及系统扩展性差的缺点，减少了现场验收、运行、监视、诊断、维护的工程量及费用，增加了系统的灵活性。

现有的电力自动化设备IEC61850通信的实现方式包括：

（1）采用共用业务处理器，例如继保装置中的保护处理器，通过在其上运行软件实现对通信规约的支持；采用共用处理器方式占用大量系统资源，降低通信信息处理的速率，不适用于嵌入式系统集成，基本不被设计人员采用；

（2）利用高性能的处理器芯片、外围接口芯片、电阻、电容等构成通信板插件，运行软件来实现对IEC61850标准的支持。采用通信板方式同样存在诸多问题：硬件电路连线复杂，串扰大，影响系统稳定；通信板功率耗散较大，散热不匀引起系统重启；结构复杂，开发难度大，周期长，运行维修困难；用料多，投入成本高；体积大，不利于二次设备的就地化；此外，IEC61850规约复杂，采用软件方式解码易出错。以上问题都可能对电网的安全与稳定构成潜在的威胁。

随着电力自动化设备模块化、智能化、集成化的趋势发展，IEC61850通信功能的芯片化，可以大大降低数字变电站智能装置的开发难度和成本，有助于一、二次装置的集成，提高设备可靠性与稳定性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于IEC61850标准的网络处理器，支持IEC61850协议功能的高实时性、低功耗处理器，应用于智能变电站及配电自动化通信系统。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种基于IEC61850标准的网络处理器，其特征在于：所述网络处理器包括处理器模块、存储器模块、存储控制器模块、时钟管理模块、内部控制模块、接口控制器模块和外部接口模块；所述存储器模块、存储控制器模块、时钟管理模块、内部控制模块、接口控制器模块和外部接口模块采用AMBA总线与所述处理器模块双向连接。

所述处理器模块包括主处理器和IEC61850协处理器，所述IEC61850协处理器采用互连矩阵的方式，通过多层的AMBA总线与所述主处理器连接，所述存储器模块、存储控制器模块分别通过AHB总线与所述IEC61850协处理器连接。

所述主处理器发送数据和指令至其他各模块，同时接收其他各模块的数据与反馈信息，进行使能控制、任务执行和数据处理；所述IEC61850协处理器发送控制命令，接收存储器模块和存储控制器模块外扩展存储器中的数据包，进行IEC61850标准中采样值中61850-9-1报文解码，以提高报文信息的处理速度，降低系统资源的占用率。

所述协处理器模块包括报文接收缓冲模块、报文解码模块和报文校验模块和报文存储模块；所述报文接收缓冲模块、报文解码模块和报文校验模块和报文存储模块依次单向连接。

所述报文接收缓冲模块读取存储器模块和存储控制器模块外扩展存储器中的61850-9-1报文，所述报文解码模块读取报文接收缓冲模块中的报文信息进行解码后，所述报文校验模块对报文信息进行循环冗余校验，正确的报文被存储到报文存储模块。

所述存储器模块包括SRAM存储器和FLASH存储器；所述SRAM存储器提供所述处理器的运行空间，实现高速实时数据交换，所述FLASH存储器用于存储处理器配置文件及启动程序。

所述存储控制器模块包括SDRAM控制器和FLASH控制器；所述SDRAM控制器用于扩展外部SDRAM存储器，实现外部DDR/DDR2控制；所述FLASH控制器用于扩展外部FLASH存储器，实现外部FLASH存储器的扩展和控制。

所述时钟管理模块包括实时时钟模块、看门狗模块和锁相环模块；