[发明专利]一种用于智能变电站的全冗余智能终端装置

说明书

一种高可靠性全冗余的智能终端装置，通过硬件和软件的全冗余设计方案将接收到的保护装置冗余GOOSE报文进行处理，只有在2个冗余报文状态一致的情况下，智能终端装置才将出口继电器的触点闭合执行跳闸操作，否则出口继电器的触点不会闭合，有效避免继电保护装置和智能终端装置在任一元件损坏或因任一软件模块异常而造成误动作情况的发生，同时可以发现装置故障并告警、及时进行维修，确保智能终端装置出口是可靠的。该智能终端装置可直接应用于工程应用的过程层设备中。

技术领域

本发明属于智能变电站领域，特别涉及一种全冗余高可靠的智能终端装置。

背景技术

目前，智能变电站给变电站的保护装置、自动化装置和运维管理带来深远的影响和巨大的变革，现已成为智能电网建设的重要组成部分，由于智能变电站的广泛应用，在经济和技术方面都有着重大意义。随着数字化通信技术在智能变电站内的广泛应用，智能终端装置已成为变电站内遥信信号采集，断路器、刀闸控制的重要环节，其功能和性能受到广泛关注。然而，随着智能变电站普及，智能终端装置在安全、可靠、稳定性各方面还不够成熟，出现了一些问题。因此，智能终端装置可靠和稳定性能的提高是衡量智能变电站稳定、可靠的运行重要指标。

智能终端装置作为过程层设备，遵循IEC61850标准，为数字化变电站间隔层、站控层设备提供断路器、刀闸等状态量信息以及完成相应控制执行操作。智能终端装置通过IEC61850-8-1的GOOSE报文与保护装置进行信息交互，是保护装置的监视和执行者，直接控制刀闸和断路器，动作行为的正确性尤其重要, 一旦智能终端装置运行异常，误动或拒动都会造成严重事故，严重时会造成全变电站失电。

现有技术实现中，采用单CPU完成断路器跳合闸操作，而保护装置采用启动CPU和保护CPU，合成1条GOOSE报文进行跳闸，智能终端装置接收到 GOOSE报文后采用单帧跳闸，没有任何的冗余可言，容易造成误出口。本发明采用一种全冗余的方法来有效抵御智能终端装置和保护装置任一元件或软件出现异常时，智能终端装置不误输出跳闸动作命令，该方法简单明了，具备较强的可实施性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过程层设备即全冗余高可靠的智能终端装置用于有效地监测整个智能终端装置中的每个元件是否正常、软件是否正常运行，如有异常能及时地告知监控后台，通知维护人员进行维修。本发明旨在提高过程层设备和保护设备的安全动作行为。

本发明采用以下技术方案实现：

一种用于智能变电站的全冗余智能终端装置，其与设置有启动CPU、保护 CPU和FPGA的保护装置以IEC61850-8-1标准进行交互，该智能终端装置包括：分时复用以太网、FPGA、启动CPU、出口CPU、启动继电器和出口插件；在智能终端装置的FPGA中设置有软核MAC以及各自独立、互不影响的第一以太网模块和第二以太网模块；智能终端装置FPGA的软核MAC从以太网获得保护装置启动CPU的启动GOOSE报文和保护装置保护CPU的跳闸GOOSE报文，通过管道通信传送给第一以太网模块和第二以太网模块，第一以太网模块将这两种报文通过管道通信传送给智能终端装置的启动CPU，第二以太网模块将这两种报文通过管道通信传送给智能终端装置的出口CPU；智能终端装置的启动CPU 根据保护装置启动CPU的启动GOOSE报文，通过启动继电器控制出口插件的出口继电器线圈负端与地的联接；智能终端装置的出口CPU根据保护装置保护 CPU的跳闸GOOSE报文，控制出口插件的出口继电器线圈正端与电源的联接。

优选地，保护装置的启动CPU采集到外部数据后，判断为有故障疑似时，通过以太网输出闭合启动继电器的启动GOOSE报文，智能终端装置FPGA的软核MAC接收到该启动GOOSE报文，传送给第一以太网模块和第二以太网模块，第一以太网模块和第二以太网模块将该启动GOOSE报文传送给智能终端装置的启动CPU和出口CPU，智能终端装置的启动CPU通过GOOSE报文设备号APPID 判断为启动GOOSE报文，解析该启动GOOSE报文；智能终端装置的出口CPU 通过GOOSE报文的设备号APPID判断为非跳闸报文，丢弃该启动GOOSE报文；