專利名稱：基于雙核cpu和雙板熱備的智能合并單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及電力系統(tǒng)中采用的合并單元，具體涉及一種利用雙板熱備技術(shù)的，由雙核CPU進(jìn)行控制的智能合并單元。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)中，合并單元是用于將接收到的多路瞬時(shí)電流、電壓信號(hào)以指定幀格式傳送給保護(hù)和控制設(shè)備的裝置，它是電子式互感器與二次保護(hù)、測(cè)控等設(shè)備的接口 ，是連接一次、二次設(shè)備的橋梁。合并單元主要完成時(shí)間同步、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)控等三大功能[0003] 以往的合并單元， 一般采用FPGA+DSP的架構(gòu)，充分利用FPGA豐富的I/O接口及DSP強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力。在合并器內(nèi)， 一般采用一塊控制板來實(shí)現(xiàn)合并單元的三項(xiàng)主要功能，其它的功能由交換板、供能板和通信板分別來完成。這種方法能夠滿足系統(tǒng)高速、穩(wěn)定的要求，但始終存在著可擴(kuò)展性不高、功能比較局限等不足之處。在這種合并單元的控制板中，功能由多個(gè)芯片完成，效率不高，功能分散。 一旦其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，整個(gè)合并單元失效，它所連接的一次設(shè)備和測(cè)控保護(hù)設(shè)備將無(wú)法正常通信。此時(shí)，唯一的解決辦法就是等到電網(wǎng)停電的時(shí)候?qū)⒄麄€(gè)合并單元機(jī)箱拆下來對(duì)故障進(jìn)行檢修。然而，電力系統(tǒng)的特殊性，要求能夠持續(xù)可靠地提供應(yīng)用服務(wù)。拆裝檢修這個(gè)過程打破了這種持續(xù)可靠性，勢(shì)必會(huì)造成數(shù)據(jù)缺失、甚至于錯(cuò)亂等不可預(yù)知的狀況，對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成了影響。如何在故障發(fā)生時(shí)保證電網(wǎng)的持續(xù)可靠的工作，本實(shí)用新型應(yīng)運(yùn)而生。 雙機(jī)熱備技術(shù)在IT行業(yè)中很早就得到了應(yīng)用，具有兩種實(shí)現(xiàn)模式一種是基于共享的存儲(chǔ)設(shè)備的方式，另一種則是純軟件方式。前者，采用兩臺(tái)服務(wù)器，使用共享的存儲(chǔ)設(shè)備。在工作過程中，兩臺(tái)服務(wù)器將以一個(gè)IP地址對(duì)外提供服務(wù)，依工作方式的不同，將服務(wù)請(qǐng)求發(fā)送給其中一臺(tái)服務(wù)器承擔(dān)。同時(shí)，服務(wù)器通過心跳線偵測(cè)另一臺(tái)服務(wù)器的工作狀況。當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)服務(wù)器根據(jù)心跳偵測(cè)的情況做出判斷，并進(jìn)行切換，接管服務(wù)。后者，則是通過支持鏡像的雙機(jī)軟件，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)復(fù)制到另一臺(tái)服務(wù)器上去。 一般，采用前者，能夠較快的提供服務(wù)器之間的轉(zhuǎn)換，可靠性較高。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型根據(jù)電力系統(tǒng)的特殊要求，針對(duì)現(xiàn)有合并單元的不足，提出一種新的合并單元設(shè)計(jì)方案。本實(shí)用新型提出的基于雙板熱備技術(shù)的合并單元解決方案，能夠在電網(wǎng)不斷電的情況下方便處理故障，在獲得高可靠性的同時(shí)保證了持續(xù)不間斷的工作。[0006] 為此，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案 —種基于雙核CPU和雙板熱備的智能合并單元，包括供能模塊、通信模塊、交換模塊、控制模塊和應(yīng)用模塊，控制模塊與通信模塊、交換模塊、應(yīng)用模塊分別相連，所述的通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)與外部GPS、存儲(chǔ)設(shè)備的通信；所述的交換模塊用于接收1、2路光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與其它二次設(shè)備及光功能模塊的數(shù)據(jù)交換功能，其特征在于，所述的控制模塊由兩塊控制板組成實(shí)現(xiàn)雙板熱備，兩塊控制板間具有雙向心跳線和主從通信線，前者用于監(jiān)測(cè)心跳信號(hào)，后者用于數(shù)據(jù)交換；兩塊控制板分別還設(shè)置有以太網(wǎng)通信接口。 作為優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的智能合并單元，每個(gè)控制板采用雙核CPU作為控制芯片，一個(gè)核用于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，另一個(gè)主要用于數(shù)據(jù)液晶顯示和配置管理。[0009] 本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備和測(cè)控保護(hù)設(shè)備間的信息交換，建立與GPS、外界存儲(chǔ)設(shè)備的通信。它利用雙板熱備方案，當(dāng)其中一塊控制板故障時(shí)另一塊控制板能迅速取代，保證電網(wǎng)設(shè)備的同步運(yùn)行，提高可靠性的同時(shí)保證了持續(xù)數(shù)據(jù)通信。它采用雙核CPU芯片設(shè)計(jì)控制模塊，功能更加集中，方便故障維護(hù)。

圖1為本實(shí)用新型的控制板間示意圖。[0011] 圖2為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式參見圖l，本實(shí)用新型結(jié)合雙機(jī)熱備的思想，在合并單元內(nèi)用兩塊控制板做基于主動(dòng)/被動(dòng)(active/standby)方式的雙板熱備。合并單元上電后，控制板通過競(jìng)爭(zhēng)方式獲取IP，其中，獲取到IP的控制板成為主板，另外一塊控制板為從板。數(shù)據(jù)同時(shí)往這兩塊控制板上寫。但是在同一時(shí)間內(nèi)，主板完成同步、多路數(shù)據(jù)采集處理和發(fā)送功能，并完成液晶顯示等應(yīng)用功能。而從板僅接收數(shù)據(jù)，不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何處理，也不發(fā)出任何信號(hào)。本實(shí)用新型在兩塊控制板之間設(shè)計(jì)有兩種接口，一個(gè)用于做心跳診斷，另一個(gè)用于做數(shù)據(jù)傳輸和交換。主板每隔一段時(shí)間會(huì)將配置文件通過主、從板之間的通信接口發(fā)送給從板，便于從板更新配置信息和應(yīng)用信息，保證應(yīng)用上的同步如外設(shè)的同步。從板會(huì)通過心跳信號(hào)軟件偵測(cè)主板，當(dāng)主板出現(xiàn)故障無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，從板會(huì)根據(jù)該信號(hào)迅速獲取IP，從standby狀態(tài)激活，保證在短時(shí)間內(nèi)完全恢復(fù)正常使用，基本上保證切換過程中數(shù)據(jù)不出現(xiàn)丟失和錯(cuò)亂等狀況。除此之外，利用心跳信號(hào)保證了采樣信號(hào)的同步，主從兩板進(jìn)程間的匹配。而故障檢修由此變得簡(jiǎn)單，只需要將故障板直接取出修理即可，這樣節(jié)約了故障維護(hù)時(shí)間，減少了數(shù)據(jù)丟失，提高了可靠性。 在控制板設(shè)計(jì)中，本實(shí)用新型用具有雙核CPU的芯片來設(shè)計(jì)控制板。其中一個(gè)核用于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，另一個(gè)用于液晶顯示和配置管理，充分利用了兩種不同的CPU的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了合并單元的絕大部分功能。這樣節(jié)約了故障維護(hù)時(shí)間，減少了數(shù)據(jù)丟失，提
高了可靠性。 圖2為本實(shí)用新型的智能合并單元的整體結(jié)構(gòu)圖，具有信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、液晶顯示、配置管理、通信以及主從熱備功能。包括供能模塊、通信模塊、交換模塊、控制模塊和應(yīng)用模塊。通信模塊用于實(shí)現(xiàn)與外部GPS、外部存儲(chǔ)設(shè)備的通信；交換模塊用于接收12路光信號(hào)(包括三相保護(hù)、測(cè)量電流與電壓及中性點(diǎn)電流與電壓、母線電壓)、以及實(shí)現(xiàn)與其它二次設(shè)備(如測(cè)控保護(hù)設(shè)備)及光功能模塊的數(shù)據(jù)交換功能，應(yīng)用模塊(液晶顯示、鍵盤應(yīng)用等)、控制模塊與其它各個(gè)模塊相連，如上所述。
權(quán)利要求一種基于雙核CPU和雙板熱備的智能合并單元，包括供能模塊、通信模塊、交換模塊、控制模塊和應(yīng)用模塊，控制模塊與通信模塊、交換模塊、應(yīng)用模塊分別相連，所述的通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)與外部GPS、存儲(chǔ)設(shè)備的通信；所述的交換模塊用于接收光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與二次設(shè)備及光功能模塊的數(shù)據(jù)交換功能；其特征在于，所述的控制模塊由兩塊控制板組成實(shí)現(xiàn)雙板熱備，兩塊控制板間具有雙向心跳線和主從通信線，前者用于監(jiān)測(cè)心跳信號(hào)，后者用于數(shù)據(jù)交換；兩塊控制板分別還設(shè)置有以太網(wǎng)通信接口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能合并單元，其特征在于，每個(gè)控制板采用雙核CPU作為控 制芯片，一個(gè)核用于數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，另一個(gè)主要用于數(shù)據(jù)液晶顯示和配置管理。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于雙核CPU和雙板熱備的智能合并單元，包括供能模塊、通信模塊、交換模塊、控制模塊和應(yīng)用模塊。通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)與外部GPS、存儲(chǔ)設(shè)備的通信；交換模塊用于接收光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與其它二次設(shè)備及光功能模塊的數(shù)據(jù)交換功能，控制模塊由兩塊控制板組成實(shí)現(xiàn)雙板熱備，兩塊控制板間具有雙向心跳線和主從通信線，前者用于監(jiān)測(cè)心跳信號(hào)，后者用于數(shù)據(jù)交換；兩塊控制板分別還設(shè)置有以太網(wǎng)通信接口。本實(shí)用新型提出的基于雙板熱備技術(shù)的合并單元解決方案，能夠在電網(wǎng)不斷電的情況下方便處理故障，在獲得高可靠性的同時(shí)保證了持續(xù)不間斷的工作。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201535871SQ20092009864
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者余宇翔, 崔新友, 李曉, 王波, 鄭亞 申請(qǐng)人:武漢烽火富華電氣有限責(zé)任公司