智能變電站二次系統(tǒng)動態(tài)重構(gòu)分析

金培培

（重慶電力設(shè)計院有限責任公司，重慶 401121）

隨著科技的不斷發(fā)展，變電站已經(jīng)實現(xiàn)了向智能化的過渡，但從維護手段上來看，還存在著一定的局限性，一旦出現(xiàn)故障，仍然依靠專業(yè)技術(shù)來進行人工維護，并且有些技術(shù)問題還是檢修人員難以解決的，需要生產(chǎn)廠家來維護。由此可見，變電站在工作運行當中給工作人員帶來了巨大的困難，同時檢修時間耗費、維修成本都很高。通過對變電站實現(xiàn)智能化，對其過程層與一次系統(tǒng)控制接口進行二次系統(tǒng)的設(shè)置，最終達到將工程現(xiàn)場與間隔層設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)變?yōu)殚g接的方式。通過通信的方式獲取變電站中間隔層的設(shè)備信息，在某種程度上在硬件和軟件方面實現(xiàn)間隔層設(shè)備的通用化，如此一來，借助這一平臺可實現(xiàn)各種設(shè)備的功能。另外，在功能上也能利用應(yīng)用軟件來實現(xiàn)，特別是隨著科學技術(shù)的進步，這一技術(shù)已經(jīng)不再是難以攻克的，所以，在對智能變電站的二次間隔層設(shè)備進行重組時，通用化技術(shù)依然能夠憑借這一手段進行深入探索，同時，對在線啟運技術(shù)和動態(tài)裝載技術(shù)進行研究時，同樣離不開這一技術(shù)手段，在設(shè)備啟動時可以通過應(yīng)用軟件來實現(xiàn)，將功能恢復(fù)的時間縮短在幾天內(nèi)，主要是對設(shè)備自動替代性恢復(fù)功能進行激發(fā)。從完整性上進行恢復(fù)，更為重要的是，使得檢修人員有更多的時間來進行故障處理?，F(xiàn)就智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計中引入計算機軟件技術(shù)進行探討，從適用性上對動態(tài)重構(gòu)技術(shù)予以分析。

1 智能變電站動態(tài)重構(gòu)

1.1 系統(tǒng)配置原理

系統(tǒng)重構(gòu)主要應(yīng)用于設(shè)計流程及代碼改寫結(jié)構(gòu)中。但是隨著技術(shù)的提升及工作經(jīng)驗的總結(jié)，該技術(shù)逐漸向系統(tǒng)化的方向發(fā)展，進而實現(xiàn)只從運行方式上對系統(tǒng)進行改變，從而保證系統(tǒng)功能的完整性不被破壞。

1.2 基本框架

系統(tǒng)重構(gòu)用于采集監(jiān)測信息，從狀態(tài)上對設(shè)備進行規(guī)則庫的評估，同時還能夠在策略上進行重構(gòu)控制匹配，對設(shè)備進行管理及從切換功能上進行把握。此外，通過運行狀態(tài)來判定重構(gòu)系統(tǒng)及進行二次監(jiān)測評估，同時利用監(jiān)控系統(tǒng)來收集信息，最終將一體化采集信息落實到站控層監(jiān)控體系當中。

2 重構(gòu)設(shè)備

重構(gòu)設(shè)備在硬件平臺當中的應(yīng)用十分廣泛，這些平臺具有多個處理器，主要以FPGA和CPU為依托，硬件功能主要通過操作系統(tǒng)的運行來實現(xiàn)。嵌入式計算機多采用硬件平臺，其中包含的通信服務(wù)信息較多，從而使智能變電站的使用更加便捷。數(shù)據(jù)庫的形式采用的是嵌入式，同時搭配操作系統(tǒng)來建立軟件平臺。

2.1 軟件平臺

一般而言，CPU板是由多種模塊所組成的，將vxWorks作為嵌入式的操作系統(tǒng)，在功能的調(diào)節(jié)方面，主要借助的是任務(wù)機制和中斷機制兩種，硬件管理和硬件驅(qū)動程序構(gòu)成了硬件驅(qū)動，其中還包含網(wǎng)口、維護接口等。從功能上來說，硬件自檢及時間處理等綜合程序構(gòu)成了系統(tǒng)的軟件平臺。具有靈活性和伸縮性是軟件平臺最主要的結(jié)構(gòu)特點，同時將最先進的技術(shù)融入進來，增強了系統(tǒng)的可靠性和高效性。共享內(nèi)存數(shù)據(jù)庫及多進程在結(jié)構(gòu)上組成了應(yīng)用軟件，利用共享內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的作用對消息及數(shù)據(jù)進行處理，同時從協(xié)調(diào)性及狀態(tài)運行上對應(yīng)用程序進行管理，通過對應(yīng)用進程的不同搭配從程序上對管理進程進行管理，在應(yīng)用程序上提高了靈活性。隨著新功能的增加，相應(yīng)的進程也加快，對于一些無用功能的處理，只要將相應(yīng)的進程不予啟動便可實現(xiàn)。利用程序上的管理對進程實現(xiàn)配置，在開放性上予以有效提高。當出現(xiàn)一個進程時，應(yīng)用系統(tǒng)不會受到干擾，有著較強的穩(wěn)定性能。在功能上實現(xiàn)了處理通信，將功能進行重建及對參數(shù)進行配置。此外，還能夠?qū)ρb置從校驗等方面進行整體測試。

將GOOSE報文在緩沖區(qū)，也就是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)口的位置進行讀取，并通過技術(shù)手段進行解析，最終實現(xiàn)輸入開關(guān)量的目的，并將這一結(jié)果放到最初的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)庫，而后對維護修改參數(shù)及配置等進行處理。此外，還可以借助其他方式來完成這一工作過程。通過配置的預(yù)設(shè)，使設(shè)備的參數(shù)應(yīng)用功能得以實現(xiàn)，并最終使用標志區(qū)狀態(tài)檢測設(shè)備將輸入狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)進行儲存，同時利用soe這一緩沖區(qū)對由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行報文存儲。在GOOSE緩沖區(qū)將控制指令進行存儲，在實現(xiàn)設(shè)備信息交互時主要借助每一個緩沖區(qū)及人機的作用對數(shù)據(jù)進行控制、顯示以及傳輸。

2.2 FPGA功能設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)板FPGA和CPU板FPGA設(shè)計共同構(gòu)成了FPGA邏輯系統(tǒng)，其中，網(wǎng)絡(luò)板最為主要的功能就是解碼網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并從功能上將網(wǎng)絡(luò)進行擴展，而CPU板當中的FPGA在數(shù)據(jù)通信方面發(fā)揮著重要的作用，同時，在功能上還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。通過將高速LVDS總線與MAC進行串行，從通信上對其建立聯(lián)系，這是FPGA最為重要的邏輯功能的表現(xiàn)。同樣，在PHY芯片與10/100MMAC建立聯(lián)系并實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互等方面也有著優(yōu)異的表現(xiàn)。將緩沖區(qū)的數(shù)量設(shè)置為兩個，并在字節(jié)的設(shè)置上控制為2 048個，將其作為每一個緩沖區(qū)的標準配置。在對FPGA建立聯(lián)系時可以通過接口來完成，主要采用LVDS方案來實現(xiàn)這一過程。在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包傳達到FPGA時，將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流調(diào)節(jié)至1 Gbps，主要是借助8b/10b編碼來完成這一工作，然后再利用FPGA來接收。封解包的邏輯依賴的是MAC，并且數(shù)量為8個，由于串行是LVDS總線的主要形式，因此必須注意在進行數(shù)據(jù)傳輸讀取時，從選擇性的角度充分考慮。從順序選擇上來說，主要是從1到8的方式，并最終回到初始點。合法數(shù)據(jù)幀是判定這一緩沖區(qū)的重要依據(jù)，當滿足這一條件時則可進行，反之，則需要跳過。

3 結(jié)論

通過從工程設(shè)計的角度出發(fā)對動態(tài)重構(gòu)進行分析和研究，最終從方案上對這一結(jié)構(gòu)進行了硬件方面的改進。通過研究發(fā)現(xiàn)，首先在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)利用二次功能的手段來實現(xiàn)，然后就信息共享及軟件技術(shù)等方面對智能變電站進行研究。利用這一技術(shù)，無論是在適應(yīng)能力方面，還是在恢復(fù)能力等方面，對智能變電站都有著較為明顯的效果。

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