專利名稱：具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種智能終端，屬于電力自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用于智能變電站系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]目前智能變電站建設(shè)進(jìn)入迅速發(fā)展的時(shí)期，智能變電站規(guī)范已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布，根據(jù) Q/GDff_441-2010《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》要求。智能終端作為智能變電站的一個(gè) 組成部分，主要配合完成一次設(shè)備斷路器或變壓器的智能化改造，裝置一般接地安裝于開 關(guān)場地或主變壓器旁的智能終端柜中。從控制的可靠性考慮，智能終端和其它裝置之間采 用點(diǎn)對點(diǎn)的連接方式，減少了出錯(cuò)的環(huán)節(jié)和節(jié)約了成本。根據(jù)規(guī)范要求智能終端具有10個(gè) 光纖以太網(wǎng)接口和GOOSE網(wǎng)絡(luò)接口。[0003]現(xiàn)有的處理器一般最多支持2個(gè)以太網(wǎng)接口，要滿足《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù) 規(guī)范》要求，就需要采用類似交換機(jī)的方案解決多光纖以太網(wǎng)。但是一般的交換機(jī)不支持 IEC61588，而支持IEC61588的交換機(jī)成本又比較高。智能電網(wǎng)規(guī)范明確規(guī)定要求智能終端 需要支持IEC61588，且至少具有10個(gè)光纖以太網(wǎng)。[0004]這就要求智能終端既要具有交換機(jī)功能又必須支持IEC61588。[0005]在智能變電站的實(shí)施中，解決智能終端多光纖以太網(wǎng)的問題是關(guān)系是否能滿足智 能變電站繼電保護(hù)規(guī)范的要求。該方案的研究可以進(jìn)一步提升國內(nèi)過程層設(shè)備的技術(shù)水 平，保持國內(nèi)業(yè)界在新一輪的智能化技術(shù)革新的國際產(chǎn)業(yè)地位，進(jìn)一步推進(jìn)智能電網(wǎng)的建 設(shè)。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于智能變電站的智能終端，可以解 決智能終端多光纖以太網(wǎng)的問題，并能夠滿足智能變電站繼電保護(hù)規(guī)范的要求。[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的[0008]一種具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端，包括具有網(wǎng)絡(luò)處理功能的PowerPC模塊 其特征在于所述PowerPC模塊分別與以太網(wǎng)交換模塊、用于IEC61588組網(wǎng)的接口模塊、 FPGA模塊相連，所述以太網(wǎng)交換模塊、接口模塊均與光纖模塊相連，以MPC8313為核心處理 單元。[0009]前述的具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端，其特征在于所述PowerPC模塊包括 MPC8313芯片，所述MPC8313芯片具有2個(gè)支持10/100/1000M的MII接口，第一路MII接口 和以太網(wǎng)交換模塊相連；MPC8313芯片的第二路MII接口和接口模塊連接。[0010]前述的具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端，其特征在于所述太網(wǎng)交換模塊包括 88E6095F芯片，所述88E6095F芯片集成了 8個(gè)10/100M光纖以太網(wǎng)接口，同時(shí)具有3個(gè)MII 接口，其中88E6095F芯片的第1路MII接口和MPC8313連接，88E6095F芯片的第2路MII 接口用于擴(kuò)展1路光纖以太網(wǎng)。[0011]前述的具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端，其特征在于所述接口模塊包括具 有IEC61588功能的網(wǎng)絡(luò)接口芯片DP83640，通過訪問內(nèi)部寄存器獲取標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信息， DP83640芯片還輸出精確的IPPS脈沖信號至FPGA模塊。[0012]前述的具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端，其特征在于所述的FPGA模塊和 MPC8313芯片通過數(shù)據(jù)總線連接，利用FPGA實(shí)現(xiàn)雙口 RAM功能和處理交換數(shù)據(jù)。[0013]本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果本實(shí)用新型解決智能終端多光纖以太網(wǎng)的問題， 滿足《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》要求，解決智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)，確保智能終端符 合國網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，進(jìn)一步推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)。


[0014]圖1是本實(shí)用新型中的智能終端的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。[0015]圖2是本實(shí)用新型中的智能終端的88E6095F作為PHY的連接方式。[0016]圖3是本實(shí)用新型中的智能終端的88E6095F作為MAC的連接方式。[0017]圖4是本實(shí)用新型中的智能終端的數(shù)據(jù)流示意。
具體實(shí)施方式
[0018]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作具體的介紹。[0019]1、方案的硬件結(jié)構(gòu)[0020]具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端由MPC8313、88E6095F、FPGA及DP83640共4個(gè) 模塊組成。[0021 ] MPC8313芯片是POWERPC系列處理器中的一款性價(jià)比較高的產(chǎn)品，POWERPC處理器 是當(dāng)今比較流行、性能相當(dāng)優(yōu)越的單片集成嵌入式微處理器，POWERPC處理器家族支持豐 富的協(xié)議和接口，集成雙百、千兆以太網(wǎng)MACs并支持IEEE1588協(xié)議，一個(gè)32位33/66MHz PCI總線和一個(gè)USB host /device接口。MPC8313處理器還具有一個(gè)安全引擎，支持DES， 3DES, MD-5, SHA-1, AES和ARC-4編碼算法。處理器還提供了一個(gè)公鑰加速器和片上隨 機(jī)數(shù)生成器。這個(gè)嵌入式的安全內(nèi)核源自Freescale安全類協(xié)處理器產(chǎn)品線，提供了和這 些安全類協(xié)處理器相同的直接內(nèi)存訪問(DMA)和并行處理能力。利用MPC8313的兩個(gè)MII 接口擴(kuò)展光纖以太網(wǎng)；采用MPC8313的數(shù)據(jù)總線和FPGA相連完成信息交換。[0022]網(wǎng)絡(luò)交換芯片88E6095F集成了 8個(gè)光纖以太網(wǎng)接口和3個(gè)MII接口，光纖以太網(wǎng) 可以直接和光纖收發(fā)器連接。在本解決方案中，需要10個(gè)光纖以太網(wǎng)口，[0023]88E609F 的第一個(gè) MII 接口和 MPC8313 的 MII 連接，用于 MPC8313 和 88E6095F 之 間交換數(shù)據(jù)，88E6095F作為PHY，為MII接口提供通訊同步時(shí)鐘，通過硬件配置使GT)(CLK 輸出25M時(shí)鐘信號，由于MPC8313只有一個(gè)SMI接口，在本方案中88E6095F的PHY地址和 DP83640的PHY地址存在重疊，不能用一個(gè)SMI接口訪問88E6095F和DP83640內(nèi)部的PHY地 址,采用MPC8313的通用IO 口模擬一個(gè)SMI接口 ；兩個(gè)SMI接口分別對88E6095F和DP83640 進(jìn)行訪問；88E6095F的另一個(gè)MII接口和LX971連接，擴(kuò)展1路光纖以太網(wǎng)，88E6095F的第 10 口配置成MAC模式，通過88E6095F的SMI接口對LX971進(jìn)行初始化配置。[0024]支持IEC61588的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器模塊DP83640，DP83640芯片是一款由美國國家 半導(dǎo)體公司推出的集成IEC61588時(shí)鐘協(xié)議硬件支持功能的以主網(wǎng)收發(fā)器。芯片內(nèi)置高精度IEC61588時(shí)鐘，并設(shè)有由硬件執(zhí)行的時(shí)間標(biāo)記功能，可為接收及發(fā)送信息包印上標(biāo) 記.DP83640和MPC8313的第2個(gè)MII接口連接，實(shí)現(xiàn)了具有IEC61588對時(shí)功能的光纖以 太網(wǎng)接口，DP83640還通過GPIO輸出一個(gè)IPPS脈沖信號，用于同步毫秒和微秒，實(shí)現(xiàn)微秒 級精度。[0025]FPGA模塊具有雙口 RAM功能和其它邏輯處理，F(xiàn)GPA實(shí)現(xiàn)了雙口 RAM的管理，負(fù)責(zé) MPC8313和DSP之間的信息交換。[0026]2、方案的軟件結(jié)構(gòu)[0027]按照《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》的要求，智能終端可以同時(shí)接入多達(dá) 10套保護(hù)裝置或其它裝置跳合閘的GOOSE命令，需要區(qū)分GOOSE命令來自從哪個(gè)光纖以太 網(wǎng)口，規(guī)范要求記錄裝置跳合閘的事件記錄。利用88E6095F的DSATAG標(biāo)識可以實(shí)現(xiàn)該功 能。光纖以太網(wǎng)1-9的數(shù)據(jù)流通過88E6095F的MII 口和MPC8313交換數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)流加 上DSATAG標(biāo)識。MPC8313通過第二個(gè)MII接口獲取DP83640的數(shù)據(jù)流，MPC8313處理器分 析接收的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行跳合閘命令合成、事件記錄。MPC8313完成數(shù)據(jù)流的分析后，填入雙 口 RAM啟動(dòng)與DSP的數(shù)據(jù)交換、開放裝置操作回路的正電源；DSP接收到數(shù)據(jù)后立即跳合閘 操作。[0028]在智能終端中，多光纖以太網(wǎng)的解決方案實(shí)現(xiàn)了智能終端可以接入多套保護(hù)裝 置，可以接收最大10套保護(hù)裝置或其它設(shè)備的跳合閘命令，提高了系統(tǒng)的可靠性。[0029]上述實(shí)施例不以任何形式限制本實(shí)用新型，凡采取等同替換或等效變換的方式所 獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端，包括具有網(wǎng)絡(luò)處理功能的PowerPC模塊其特征 在于所述PowerPC模塊分別與以太網(wǎng)交換模塊、用于IEC61588組網(wǎng)的接口模塊、FPGA模 塊相連，所述以太網(wǎng)交換模塊、接口模塊均與光纖模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端，其特征在于所述 PowerPC模塊包括MPC8313芯片，所述MPC8313芯片具有2個(gè)支持10/100/1000M的MII接 口，第一路MII接口和以太網(wǎng)交換模塊相連；MPC8313芯片的第二路MII接口和接口模塊連 接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端，其特征在于所述太網(wǎng) 交換模塊包括88E6095F芯片，所述88E6095F芯片集成了 8個(gè)10/100M光纖以太網(wǎng)接口，同 時(shí)具有3個(gè)MII接口，其中88E6095F芯片的第1路MII接口和MPC8313連接，88E6095F芯 片的第2路MII接口用于擴(kuò)展1路光纖以太網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端，其特征在于所述接口 模塊包括具有IEC61588功能的網(wǎng)絡(luò)接口芯片DP83640，通過訪問內(nèi)部寄存器獲取標(biāo)準(zhǔn)的時(shí) 間信息，DP83640芯片還輸出精確的IPPS脈沖信號至FPGA模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端，其特征在于所述的 FPGA模塊和MPC8313芯片通過數(shù)據(jù)總線連接，利用FPGA實(shí)現(xiàn)雙口 RAM功能和處理交換數(shù) 據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有多光纖以太網(wǎng)接口的智能終端，包括具有網(wǎng)絡(luò)處理功能的PowerPC模塊其特征在于所述PowerPC模塊分別與以太網(wǎng)交換模塊、用于IEC61588組網(wǎng)的接口模塊、FPGA模塊相連，所述以太網(wǎng)交換模塊、接口模塊均與光纖模塊相連。本實(shí)用新型可降低設(shè)備的制造成本及現(xiàn)場施工成本，降低系統(tǒng)維護(hù)成本，能夠解決智能變電站的工程化、實(shí)用化和長期運(yùn)行可靠性問題。
文檔編號H04L12/04GK201821166SQ20102057596
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者周斌, 張何, 沈健, 王猛 申請人:國電南瑞科技股份有限公司