本發(fā)明屬于電力技術領域，具體涉及一種應用于中高壓svg的單總線系統(tǒng)及方法。

背景技術：

靜止無功發(fā)生器svg（staticvargenerator）由于其良好的濾波效果和較短的響應時間等特性已經在電網中得到了廣泛的應用，在當前這一階段成為電網無功補償設備里重要的一部分?，F有技術中，中高壓svg一般由控制器、功率單元組、各類傳感器和互感器、風機組以及相關柜體等組成，控制器通過各類傳感器和互感器采集相關的電壓、電流和開關狀態(tài)等信息，根據所需要的補償模式作出決策來控制功率單元組工作。

現有技術中，控制器與各部分之間通訊方式多樣，例如并行總線、rs485總線、rs232總線、單向光纖、以太網和modbus通訊等，這樣就使svg的控制器需要集成多種接口并針對不同的規(guī)約設計程序，工作較為復雜，而且在中高壓svg設備在實際應用中，由于現場環(huán)境原因，各部分之間通訊線過長、信號線纜無屏蔽或者屏蔽不當，接收到的錯誤數據會使svg設備做出錯誤的反應，影響運行。

另外，當前應用廣泛的中高壓svg設備并聯(lián)到電網上的主回路分為a、b、c三相，每一相由若干個功率單元組成，每個功率單元分別通過光纖接收svg控制器的控制指令并上傳電壓及狀態(tài)信號到svg控制器，現有技術中，svg每一相由若干個功率單元組成（根據svg的電壓等級和容量的不同，每一相個數為2~42個），控制器與功率單元的通訊有四光纖通訊和雙光纖通訊兩種，svg的每一個功率單元都使用四光纖或雙光纖進行通訊。功率模塊從四光纖通訊到雙光纖通訊的這種改變節(jié)省了大量的光纖和光纖收發(fā)器的使用，但是使用雙光纖通訊的這種結構仍然存在光纖及光纖收發(fā)器使用量大、布線復雜和維護難度大的問題。

此為現有技術的不足，因此，針對現有技術中的上述缺陷，提供一種應用于中高壓svg的單總線系統(tǒng)及方法，是非常有必要的。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于，針對上述電網無功補償設備中通訊方式多樣及多路光纖傳輸復雜的缺陷，提供一種應用于中高壓svg的單總線系統(tǒng)及方法，以解決上述技術問題。

為實現上述目的，本發(fā)明給出以下技術方案：

一種應用于中高壓svg的單總線通訊系統(tǒng)，包括若干功能節(jié)點，各功能節(jié)點之間通過單總線串聯(lián)；

系統(tǒng)還包括與首個功能節(jié)點通過單總線連接的指令下發(fā)模塊，與指令下發(fā)模塊通過單總線連接的數據分析模塊，與數據分析模塊通過單總線連接的數據采集模塊；數據采集模塊還與最后一個功能節(jié)點通過單總線連接；

所述單總線為采用屏蔽線或光纖的單根數據傳輸線，單總線的數據傳輸方向為單方向。

進一步地，數據分析模塊包括通信接口，可編程邏輯器件，單片機和dsp，通信接口包括發(fā)送接口和接收接口；

指令下發(fā)模塊包括通信接口，通信接口包括發(fā)送接口和接收接口，發(fā)送接口為驅動總線的硬件接口，接收接口為接收數據分析模塊數據的硬件電路；

功能節(jié)點包括傳感器模塊、場站對時裝置、多套協(xié)調裝置和功率單元驅動；

每個功能節(jié)點包括通信接口，通信接口包括發(fā)送接口和接收接口，功能節(jié)點通過發(fā)送接口和接收接口連接到單總線系統(tǒng)中；

數據采集模塊包括故障處理單元和通信接口；通信接口包括發(fā)送接口和接收接口；數據采集模塊的通信接口和各功能節(jié)點的通信接口相同，用于連接到總線中。

數據采集模塊將總線上的信息分為數據信息和狀態(tài)信息兩種，數據采集模塊的故障處理單元接收到功能節(jié)點錯誤的狀態(tài)信息后可不通過數據分析模塊直接控制指令下發(fā)模塊下發(fā)相應的指令來停止系統(tǒng)運行，對裝置進行保護，采集的數據信息發(fā)送到數據分析模塊，由其進行進一步分析，并作出決策。

進一步地，數據分析模塊與數據采集模塊還通過pcb板上的并行總線連接。

進一步地，數據采集模塊還與指令下發(fā)模塊連接。

本發(fā)明給出以下技術方案：

一種應用于中高壓svg的單總線通訊方法，數據幀從數據分析模塊發(fā)出，數據幀依次經過指令下發(fā)模塊、每個功能節(jié)點和數據采集模塊，指令下發(fā)模塊、每個功能節(jié)點和數據采集模塊依次對數據幀進行讀取處理并將自身狀態(tài)和數據信息寫到數據幀中相應的數據段，數據幀最終回到數據分析模塊，完成一個通訊周期；

所述數據幀包括校驗段、節(jié)點狀態(tài)段、節(jié)點數據段、指令段、序號段和節(jié)點絕對識別碼；

通訊方法包括如下步驟：

步驟1.通訊系統(tǒng)硬件上電；

步驟2.進入系統(tǒng)自檢模式；

步驟3.系統(tǒng)自檢模式下,數據分析模塊通過指令下發(fā)模塊發(fā)出數據幀；

步驟4.數據幀依次到達每個功能節(jié)點，每個功能節(jié)點依次對數據幀進行讀取處理；

步驟5.功能節(jié)點處理后的數據幀到達數據采集模塊；

步驟6.若數據采集模塊接收到錯誤的節(jié)點狀態(tài)或數據信息，數據采集模塊產生禁止投入運行信號，數據采集模塊將禁止投入運行信號和數據幀發(fā)送到數據分析模塊，數據分析模塊通過分析數據幀來定位錯誤功能節(jié)點，直至消除故障，自檢周期回0，回到步驟3；

若數據采集模塊接收到節(jié)點狀態(tài)和數據信息都正常，則判斷是否達到自檢周期；

步驟7.若未達到自檢周期，則自檢周期加1，數據采集模塊發(fā)送數據幀到數據分析模塊，回到步驟3；

若達到自檢周期，數據采集模塊發(fā)出允許投入運行信號給數據分析模塊，數據分析模塊發(fā)出投入運行命令；

步驟8.進入系統(tǒng)運行模式；

步驟9.系統(tǒng)運行模式下,數據分析模塊發(fā)出包括投入運行命令的數據幀；

步驟10.數據幀依次到達每個功能節(jié)點，每個功能節(jié)點依次對數據幀進行讀取處理；

步驟11.功能節(jié)點處理后的數據幀到達數據采集模塊；

步驟12.若數據采集模塊接收到錯誤的節(jié)點狀態(tài)或數據信息，數據采集模塊發(fā)送數據幀到數據分析模塊，數據分析模塊對數據幀分析處理，回到步驟2；若數據采集模塊未接收到錯誤的節(jié)點狀態(tài)和數據信息，數據采集模塊發(fā)送數據幀到數據分析模塊，則回到步驟9。

進一步地，步驟4具體步驟如下：

步驟41.功能節(jié)點接收到數據幀，判斷系統(tǒng)運行模式，若數據幀中沒有投入運行命令，系統(tǒng)為自檢模式，功能節(jié)點寫自身狀態(tài)和數據信息到數據幀相應的位置；

步驟42.繼續(xù)往下發(fā)送新的數據幀；

若有下一個功能節(jié)點，則發(fā)送新的數據幀到下一個功能節(jié)點；回到步驟41；

若沒有下一個功能節(jié)點，則發(fā)送新的數據幀數據采集模塊；

步驟10具體步驟如下：

步驟101.功能節(jié)點接收到數據幀，判斷系統(tǒng)運行模式，若數據幀中有投入運行命令，功能節(jié)點執(zhí)行數據幀中對應的命令，同時寫自身狀態(tài)和數據信息到數據幀中相應位置；若沒有功能節(jié)點對應的命令，則只寫自身狀態(tài)和數據信息到數據幀中相應位置；

步驟102.繼續(xù)往下發(fā)送新的數據幀；

若有下一個功能節(jié)點，則發(fā)送新的數據幀到下一個功能節(jié)點；回到步驟101；

若沒有下一個節(jié)點，則發(fā)送新的數據幀到數據采集模塊。

進一步地，步驟41中，功能節(jié)點判斷系統(tǒng)為自檢模式后，功能節(jié)點判斷數據幀中序號段是否與本功能節(jié)點寄存器中的序號相同；

若序號不同，則將本功能節(jié)點序號更改為數據幀中序號段的序號，再將數據幀中序號段的數據加1；

若序號相同，則將數據幀中序號段的數據加1；

步驟101中，功能節(jié)點執(zhí)行數據幀中對應的命令，是根據數據幀中的節(jié)點絕對識別碼來判斷的，若節(jié)點絕對識別碼與自身的序號相同，則判斷為本功能節(jié)點的對應命令，功能節(jié)點執(zhí)行命令；若節(jié)點絕對識別碼與自身的序號不相同，則判斷不是本功能節(jié)點的對應命令，功能節(jié)點不執(zhí)行命令。

每個節(jié)點寫到數據幀中的狀態(tài)和數據有各自固定的位置，數據采集模塊和數據分析模塊通過讀取數據幀中不同位置的狀態(tài)和信息來判斷各個功能節(jié)點的狀態(tài)和數據。

進一步地，數據幀還包括節(jié)點識別碼，節(jié)點識別碼與序號段數據是否相同用來校驗序號傳輸是否錯誤；

自檢周期包括1個初始化周期和4個核對周期；系統(tǒng)自檢模式下,對每個功能節(jié)點初始化序號后，若連續(xù)4次核對序號正確，同時節(jié)點狀態(tài)正確，則可進入投入運行模式。

初始化周期對各個功能節(jié)點根據連接到總線上的位置依次編號,最靠近指令下發(fā)模塊的編號為1,一直到離數據采集模塊最近的編號為n，n>1。

進一步地，步驟12若數據采集模塊接收到錯誤的節(jié)點狀態(tài)信息，數據采集模塊直接控制指令下發(fā)模塊下發(fā)指令停止系統(tǒng)運行。

進一步地，在系統(tǒng)運行模式下，若功能節(jié)點檢測到自身數據異?；蛘郀顟B(tài)位錯誤，則向總線發(fā)出帶有序號的報錯數據幀并停止自身運行，接收到報錯數據幀的功能節(jié)點停止自身運行并發(fā)出報錯數據幀，數據分析模塊接收到報錯數據幀后停止整個系統(tǒng)運行。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明各模塊和各功能節(jié)點之間采用統(tǒng)一規(guī)格的屏蔽線或者抗干擾能力更好的光纖為介質進行通訊，減少了通訊接口的種類，降低了硬件和軟件的設計難度，而且能夠簡化裝置結構和降低維護難度。

此外，本發(fā)明設計原理可靠，結構簡單，具有非常廣泛的應用前景。

由此可見，本發(fā)明與現有技術相比，具有突出的實質性特點和顯著的進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的通訊系統(tǒng)連接示意圖；

圖2為本發(fā)明的通訊系統(tǒng)數據幀格式；

圖3為本發(fā)明的方法流程圖；

其中，c.數據采集模塊；rc.數據采集模塊的接收接口；tc.數據采集模塊的發(fā)送接口；a.數據分析模塊；ra.數據分析模塊的接收接口；ta.數據分析模塊的發(fā)送接口；t.指令下發(fā)模塊；rt.指令下發(fā)模塊的接收接口；tt.指令下發(fā)模塊的發(fā)送接口；1.第一功能節(jié)點；r1.第一功能節(jié)點的接收接口；t1.第一功能節(jié)點的發(fā)送接口；2.第二功能節(jié)點；r2.第二功能節(jié)點的接收接口；t2.第二功能節(jié)點的發(fā)送接口；3.第三功能節(jié)點；r3.第三功能節(jié)點的接收接口；t3.第三功能節(jié)點的發(fā)送接口；n.第n功能節(jié)點；rn.第n功能節(jié)點的接收接口；tn.第n功能節(jié)點的發(fā)送接口。

具體實施方式：

為使得本發(fā)明的目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發(fā)明具體實施例中的附圖，對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例1提供一種應用于中高壓svg的單總線通訊系統(tǒng)，包括若干功能節(jié)點1到n，各功能節(jié)點之間通過單總線串聯(lián)；功能節(jié)點1的數據發(fā)送接口t1通過單總線與功能節(jié)點2的數據接收接口r2連接，功能節(jié)點2的數據發(fā)送接口t2通過單總線與功能節(jié)點3的數據接收接口r3連接，按照以上方式連接一直到功能節(jié)點n；

系統(tǒng)還包括與功能節(jié)點1通過單總線連接的指令下發(fā)模塊t，與指令下發(fā)模塊t通過單總線連接的數據分析模塊a，與數據分析模塊a通過單總線連接的數據采集模塊c；數據采集模塊c還與功能節(jié)點n通過單總線連接；所述數據分析模塊的數據發(fā)送接口ta通過單總線與指令下發(fā)模塊的數據接收接口rt連接，指令下發(fā)模塊的數據發(fā)送接口tt通過單總線與功能節(jié)點1的數據接收接口r1連接，功能節(jié)點n的數據發(fā)送接口tn通過單總線與數據采集模塊的數據接收接口rc連接，數據采集模塊的數據發(fā)送接口tc通過單總線與數據分析模塊的數據接收接口ra連接；

所述單總線為采用屏蔽線或光纖的單根數據傳輸線，單總線的數據傳輸方向為單方向，屏蔽線為工業(yè)用屏蔽良好的金屬導線。

本發(fā)明提供一種應用于中高壓svg的單總線通訊方法，數據幀從數據分析模塊發(fā)出，數據幀依次經過指令下發(fā)模塊、每個功能節(jié)點和數據采集模塊，指令下發(fā)模塊、每個功能節(jié)點和數據采集模塊依次對數據幀進行讀取處理并將自身狀態(tài)和數據信息寫到數據幀中相應的數據段，數據幀最終回到數據分析模塊，完成一個通訊周期；

如圖2所示，所述數據幀包括校驗段、節(jié)點狀態(tài)段、節(jié)點數據段、節(jié)點識別碼、指令段、序號段和節(jié)點絕對識別碼；數據幀從高位到低位依次為校驗段、節(jié)點狀態(tài)段、節(jié)點數據段、節(jié)點識別碼、指令段、序號段和節(jié)點絕對識別碼；

如圖1和圖3所示，通訊方法包括如下步驟：

步驟1.通訊系統(tǒng)硬件上電；

步驟2.進入系統(tǒng)自檢模式；

步驟3.系統(tǒng)自檢模式下,數據分析模塊通過指令下發(fā)模塊發(fā)出數據幀；

步驟4.數據幀依次到達每個功能節(jié)點，每個功能節(jié)點依次對數據幀進行讀取處理；

數據幀到達功能節(jié)點1，功能節(jié)點1對數據幀進行讀??；

若數據幀中沒有投入運行命令，為系統(tǒng)自檢模式，則寫自身狀態(tài)和數據到數據幀相應位置；判斷數據幀中的序號段1是否與自身的序號相同；

序號不相同的話將自身序號更改為數據幀中的序號1，然后將數據幀中的序號加1并寫到數據幀中，節(jié)點自身狀態(tài)和數據寫入幀中相應位置；

繼續(xù)往下發(fā)送新的數據幀給功能節(jié)點2；

數據幀到達功能節(jié)點2，功能節(jié)點2對數據幀進行讀??；

若數據幀中沒有投入運行命令，為系統(tǒng)自檢模式，則寫自身狀態(tài)和數據到數據幀相應位置；判斷數據幀中的序號段2是否與自身的序號相同；

序號不相同的話將自身序號更改為數據幀中的序號2，然后將數據幀中的序號加1并寫到數據幀中，節(jié)點自身狀態(tài)和數據寫入幀中相應位置；

繼續(xù)往下發(fā)送新的數據幀給功能節(jié)點3；

數據幀到達功能節(jié)點3，功能節(jié)點3對數據幀進行讀??；

若數據幀中沒有投入運行命令，為系統(tǒng)自檢模式，則寫自身狀態(tài)和數據到數據幀相應位置；判斷數據幀中的序號段3是否與自身的序號相同；

序號不相同的話將自身序號更改為數據幀中的序號3，然后將數據幀中的序號加1并寫到數據幀中，節(jié)點自身狀態(tài)和數據寫入幀中相應位置；

繼續(xù)往下發(fā)送新的數據幀直到給功能節(jié)點n；

沒有下一個功能節(jié)點，則發(fā)送新的數據幀數據采集模塊；

步驟5.功能節(jié)點處理后的數據幀到達數據采集模塊；

步驟6.若數據采集模塊接收到錯誤的節(jié)點狀態(tài)或數據信息，數據采集模塊產生禁止投入運行信號，數據采集模塊將禁止投入運行信號和數據幀發(fā)送到數據分析模塊，數據分析模塊通過分析數據幀來定位錯誤功能節(jié)點，直至消除故障，自檢周期回0，回到步驟3；

若數據采集模塊接收到節(jié)點狀態(tài)和數據信息都正常，則判斷是否達到自檢周期；自檢周期包括1個初始化周期和4個核對周期；系統(tǒng)自檢模式下,對每個功能節(jié)點初始化序號后，若連續(xù)4次核對序號正確，同時節(jié)點狀態(tài)正確，則可進入投入運行模式。

初始化周期對各個功能節(jié)點根據連接到總線上的位置依次編號,最靠近指令下發(fā)模塊的編號為1,一直到離數據采集模塊最近的編號為n，n>1；

步驟7.若未達到自檢周期，則自檢周期加1，數據采集模塊發(fā)送數據幀到數據分析模塊，回到步驟3；

經過幾個周期的自檢之后，每個功能節(jié)點接收到數據幀時其自身序號和數據幀中序號能夠吻合，連續(xù)判斷4次吻合的話，功能節(jié)點即將此序號作為自己固定的識別碼儲存起來，各個功能節(jié)點狀態(tài)和數據都正常的情況下，數據采集模塊會發(fā)出允許投入運行的信號，等待數據分析模塊的投入運行命令；

步驟8.進入系統(tǒng)運行模式；

步驟9.系統(tǒng)運行模式下,數據分析模塊發(fā)出包括投入運行命令的數據幀；

步驟10.數據幀依次到達每個功能節(jié)點，每個功能節(jié)點依次對數據幀進行讀取處理；

功能節(jié)點1對數據幀進行讀取，數據幀中有投入運行命令，為系統(tǒng)運行模式；

執(zhí)行數據幀中對功能節(jié)點1的命令，同時寫自身狀態(tài)和數據到數據幀相應位置；

繼續(xù)發(fā)出數據幀到功能節(jié)點2；

數據幀到達功能節(jié)點2，功能節(jié)點2對數據幀進行讀取；

數據幀中有投入運行命令，為系統(tǒng)運行模式；

執(zhí)行數據幀中對功能節(jié)點2的命令，同時寫自身狀態(tài)和數據到數據幀相應位置；

然后發(fā)出數據幀到功能節(jié)點3；

數據幀到達功能節(jié)點3，功能節(jié)點3對數據幀進行讀??；

數據幀中有投入運行命令，為系統(tǒng)運行模式；

執(zhí)行數據幀中對功能節(jié)點3的命令，同時寫自身狀態(tài)和數據到數據幀相應位置；

上述步驟一直進行到發(fā)送數據幀到功能節(jié)點n；

沒有下一個節(jié)點，發(fā)送數據幀到數據采集模塊；

步驟11.功能節(jié)點處理后的數據幀到達數據采集模塊；

步驟12.若數據采集模塊接收到錯誤的節(jié)點狀態(tài)或數據信息，數據采集模塊發(fā)送數據幀到數據分析模塊，數據分析模塊對數據幀分析處理，回到步驟2；若數據采集模塊未接收到錯誤的節(jié)點狀態(tài)和數據信息，數據采集模塊發(fā)送數據幀到數據分析模塊，則回到步驟9。

svg，靜止無功發(fā)生器，英文描述為：staticvargenerator，簡稱為svg。又稱高壓動態(tài)無功補償發(fā)生裝置，或靜止同步補償器,是指由自換相的電力半導體橋式變流器來進行動態(tài)無功補償的裝置,svg是目前無功功率控制領域內的最佳方案,相對于傳統(tǒng)的調相機、電容器電抗器、以晶閘管控制電抗器tcr為主要代表的傳統(tǒng)svc等方式，svg有著無可比擬的優(yōu)勢。

dsp芯片，也稱數字信號處理器，是一種特別適合于進行數字信號處理運算的微處理器，其主要應用是實時快速地實現各種數字信號處理算法。

本發(fā)明的實施例是說明性的，而非限定性的，上述實施例只是幫助理解本發(fā)明，因此本發(fā)明不限于具體實施方式中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發(fā)明的技術方案得出的其他的具體實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。