數據采集、處理和發送裝置、數據處理和發送的方法
【技術領域】
[0001]本發明實施例涉及數字化變電站中過程層裝置技術領域，尤其涉及一種數據采集、處理和發送裝置、數據處理和發送的方法和數據處理裝置。
【背景技術】
[0002]數字化變電站是由智能化一次設備(電子式互感器、智能化開關等)和網絡化二次設備分層(過程層、間隔層、站控層)構建，建立在IEC61850標準和通信規范基礎上，能夠實現變電站內智能電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。
[0003]數字化變電站與傳統變電站自動化系統相比，不管是在各自的構成元件上還是在系統結構上都有很多差異。從元件方面來說的話，數字化變電站可以分為一次和二次設備這兩個層面，再加上一些新的技術的應用，使得這兩類設備之間的聯系更緊密;從結構方面來說，數字化變電站的每層可以分為:過程層、間隔層和站控層，在每層之間都是采用以太網進行數據通信的。
[0004]過程層裝置能夠采集間隔內所有的模擬量，將其同步后再通過不同的網絡通信方式(如IEC61850-9-2等)上送給間隔層裝置(如保護、測控等)。同時接收間隔層裝置(如保護、測控等)的網絡控制命令(如通過GOOSE通信發送的命令)，從而實現對斷路器、刀閘的分合操作。隨著數字化變電站不斷發展，過程層裝置如合并單元、智能終端等裝置的安全性、可靠性顯得尤為重要。
[0005]現有技術中，在過程層設備中，通過一個CPU或DSP的計算或邏輯，使得模擬量數據轉化為網絡數據，或者網絡控制命令數據轉換成分合操作的控制命令，不存在針對全過程的數據校驗。當過程層設備的硬件(如CPU、AD芯片、存儲器等)異常的情況，網絡數據就會出現異常，根據過程層設備發送的網絡數據來控制保護操作，就會存在誤動的風險。具體如芯片時序或存儲器偶爾異常，造成發送出去的網絡數據里的采樣數據與實際計算結果不符，但網絡數據內的品質位是有效的，因此保護設備接收到此網絡數據時不知道此數據是異常的網絡數據，一旦符合其動作邏輯就會產生誤動;在接收方向，如果此類硬件異常造成送給開出模塊的分合閘控制命令與實際期望的不符，也同樣會造成誤動情況的出現。
[0006]因此，亟待提供一種技術方案，解決由于過程層設備硬件故障引起網絡采樣數據異常、網絡控制命令處理異常導致的誤動作風險。

【發明內容】

[0007]本發明實施例的目的在于提供一種數據采集、處理和發送裝置、數據處理和發送的方法、數據處理裝置，用以解決現有技術中過程層設備硬件故障引起網絡采樣數據異常、網絡控制命令處理異常導致的誤動作風險。
[0008]本發明實施例采用的技術方案如下:
[0009]本發明實施例提供一種數據采集、處理和發送裝置，其特征在于，包括:數據采集模塊、冗余的數據處理模塊、網絡發送模塊以及一個或多個網絡接口，所述冗余的數據處理模塊分別從數據采樣模塊得到η個采樣數據，經過所述冗余的數據處理模塊處理后分別得至IJn個處理結果，所述網絡發送模塊選擇η個處理結果的組合形成一網絡數據幀，通過所述一個或多個網絡接口發送該網絡數據幀，η為冗余數，η大于等于2。
[0010]本發明實施例提供一種數據處理和發送的方法，其包括:冗余的數據處理結果經過冗余的發送處理，形成與冗余發送處理結果對應的冗余的網絡數據幀，冗余的網絡數據幀經過數據幀比較器比較，比較通過后取其中一幀進行發送，否則不發送。
[0011]本發明實施例提供一種數據處理裝置，其包括:處理器組、網絡接口、輸出接口，所述處理器組用于分別對從所述網絡接口接收到的冗余的網絡數據幀進行解析處理，分別獲得其中對應的控制指令，根據控制指令一致的判定結果，控制輸出接口輸出有效動作信號。
[0012]本發明實施例的技術方案具有以下優點:本發明通過數據采集、數據處理、網絡發送以及網絡數據接收處理環節的冗余和有效比對，避免了現有技術中過程層設備硬件故障引起網絡采樣數據異常、網絡控制命令處理異常導致的誤動作風險。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本發明實施例一數據采集、處理和發送裝置結構示意圖；
[0015]圖2為本發明實施例二數據采集模塊與數據處理模塊結構示意圖；
[0016]圖3為本發明實施例三網絡發送模塊具體實現結構示意圖；
[0017]圖4為本發明實施例四發送模塊具體實現結構示意圖；
[0018]圖5為本發明實施例五數據處理和發送方法流程示意圖；
[0019]圖6為本發明實施例六數據處理裝置結構示意圖；
[0020]圖7為本發明實施例七數據處理裝置網絡數據接收部分具體結構示意圖；
[0021 ]圖8為本發明實施例八數據處理裝置網絡數據接收部分具體結構示意圖；
[0022]圖9為本發明具體應用不例的系統結構不意圖；
[0023]圖10為本發明具體應用例基于單FPGA實現的CPU插件架構示意圖；
[0024]圖11為本發明具體應用例單FPGA芯片內部結構示意圖；
[0025]圖12為本發明具體應用例基于雙FPGA的實現的CPU插件架構示意圖；
[0026]圖13為本發明具體應用例兩片FPGA芯片的內部結構示意圖；
【具體實施方式】
[0027]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0028]本發明下述實施例中，以現場可編程門陣列芯片(Field-Programmable GateArra，簡稱FPGA)來實現為例，需要說明的是，也可以通過其他方式來實現，詳細不再贅述。
[0029]本發明下述實施例中，以冗余數為2進行說明，在本發明的啟發下，冗余數也可以多于2個，本發明實施例詳細不再贅述。
[0030]圖1為本發明實施例一數據采集、處理和發送裝置結構示意圖；如圖1所示，其可以包括:數據采集模塊、冗余的數據處理模塊、網絡發送模塊以及一個或多個網絡接口，所述冗余的數據處理模塊分別從數據采樣模塊得到與η個采樣數據，經過所述冗余的數據處理模塊處理后分別得到η個處理結果，所述網絡發送模塊選擇η個處理結果的組合形成一網絡數據幀，通過所述一個或多個網絡接口發送該網絡數據幀，η為冗余數，η大于等于2。
[0031]優選地，本實施中，所述冗余的處理模塊為下列形式之一或組合:物理上冗余的處理器或一個物理芯片中冗余的處理器核;冗余的FPGA芯片或一個FPGA芯片中冗余的處理模塊，所述冗余的處理模塊的冗余數量至少為2個，冗余的處理模塊處理得到η個處理結果。
[0032]優選地，本實施中，所述網絡發送模塊包含一個或多個網絡發送子模塊及網絡幀比較器，所述網絡發送子模塊為將η個處理結果的組合轉換為網絡數據幀的模塊。
[0033]優選地，本實施例中，所述網絡發送子模塊取η個處理結果中一個或多個處理結果的組合，結合報文協議和幀格式要求形成網絡數據幀。
[0034]可選地，當所述網絡發送子模塊多于一個時，多個網絡發送子模塊形成的網絡數據幀經過網絡幀比較器，以幀完全相同或關鍵數據相同或關鍵數據誤差小于預定范圍為比較條件，比較通過則取其中一網絡數據幀發送，否則不發送。
[0035]圖2為本發明實施例二數據采集與數據處理模塊結構示意圖；如圖2所示，數據采集數據處理模塊100可以包括:AD采集芯片組以及處理器組，所述AD采集芯片組用于分別對同一模擬信號進行采樣處理分別得到互為冗余的采樣數據；所述處理器組為冗余處理模塊，用于對互為冗余的采樣數據分別進行處理得到第一處理結果和第二處理結果。
[0036]本實施例中，優選地，所述AD采集芯片組用于分別對同一模擬信號進行采樣處理分別得到第一采樣數據和第二采樣數據，所述第一采樣數據和第二采樣數據互為冗余;具體地，所述AD采集芯片組至少包括第一AD采集芯片以及第二AD采集芯片，所述第一AD采集芯片和第二 AD采集芯片用于分別對同一模擬信號進行采樣處理分別得到第一采樣數據和第二采樣數據。
[0037]本實施例中，優選地，所述處理器組用于對第一采樣數據進行包括但不限于精度、相位補償等處理得到第一處理結果數據，以及對第二采樣數據進行包括但不限于精度、相位補償等處理得到第二處理結果數據。具體地，所述處理器組包括第一處理器以及第二處理器，所述第一處理器用于對第一采樣數據進行處理得到第一處理結果數據，所述第二處理器用于對第二采樣數據進行處理得到第二處理結果數據。
[0038]需要說明的是，在其他實施例中，所述AD采集芯片組可以包括多于3個的AD采集芯片，處理器組可以包括多于3個處理器。
[0039]上述實施例中，所述數據采集模塊