智能變電站二次系統動態重構分析

金培培

（重慶電力設計院有限責任公司，重慶 401121）

隨著科技的不斷發展，變電站已經實現了向智能化的過渡，但從維護手段上來看，還存在著一定的局限性，一旦出現故障，仍然依靠專業技術來進行人工維護，并且有些技術問題還是檢修人員難以解決的，需要生產廠家來維護。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。通過對變電站實現智能化，對其過程層與一次系統控制接口進行二次系統的設置，最終達到將工程現場與間隔層設備之間的關聯轉變為間接的方式。通過通信的方式獲取變電站中間隔層的設備信息，在某種程度上在硬件和軟件方面實現間隔層設備的通用化，如此一來，借助這一平臺可實現各種設備的功能。另外，在功能上也能利用應用軟件來實現，特別是隨著科學技術的進步，這一技術已經不再是難以攻克的，所以，在對智能變電站的二次間隔層設備進行重組時，通用化技術依然能夠憑借這一手段進行深入探索，同時，對在線啟運技術和動態裝載技術進行研究時，同樣離不開這一技術手段，在設備啟動時可以通過應用軟件來實現，將功能恢復的時間縮短在幾天內，主要是對設備自動替代性恢復功能進行激發。從完整性上進行恢復，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。現就智能變電站二次系統設計中引入計算機軟件技術進行探討，從適用性上對動態重構技術予以分析。

1 智能變電站動態重構

1.1 系統配置原理

系統重構主要應用于設計流程及代碼改寫結構中。但是隨著技術的提升及工作經驗的總結，該技術逐漸向系統化的方向發展，進而實現只從運行方式上對系統進行改變，從而保證系統功能的完整性不被破壞。

1.2 基本框架

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

2 重構設備

重構設備在硬件平臺當中的應用十分廣泛，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的運行來實現。嵌入式計算機多采用硬件平臺，其中包含的通信服務信息較多，從而使智能變電站的使用更加便捷。數據庫的形式采用的是嵌入式，同時搭配操作系統來建立軟件平臺。

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，在功能的調節方面，主要借助的是任務機制和中斷機制兩種，硬件管理和硬件驅動程序構成了硬件驅動，其中還包含網口、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成了系統的軟件平臺。具有靈活性和伸縮性是軟件平臺最主要的結構特點，同時將最先進的技術融入進來，增強了系統的可靠性和高效性。共享內存數據庫及多進程在結構上組成了應用軟件，利用共享內存數據庫的作用對消息及數據進行處理，同時從協調性及狀態運行上對應用程序進行管理，通過對應用進程的不同搭配從程序上對管理進程進行管理，在應用程序上提高了靈活性。隨著新功能的增加，相應的進程也加快，對于一些無用功能的處理，只要將相應的進程不予啟動便可實現。利用程序上的管理對進程實現配置，在開放性上予以有效提高。當出現一個進程時，應用系統不會受到干擾，有著較強的穩定性能。在功能上實現了處理通信，將功能進行重建及對參數進行配置。此外，還能夠對裝置從校驗等方面進行整體測試。

將GOOSE報文在緩沖區，也就是網絡數據口的位置進行讀取，并通過技術手段進行解析，最終實現輸入開關量的目的，并將這一結果放到最初的緩沖區數據庫，而后對維護修改參數及配置等進行處理。此外，還可以借助其他方式來完成這一工作過程。通過配置的預設，使設備的參數應用功能得以實現，并最終使用標志區狀態檢測設備將輸入狀態和設備狀態進行儲存，同時利用soe這一緩沖區對由此產生的數據進行報文存儲。在GOOSE緩沖區將控制指令進行存儲，在實現設備信息交互時主要借助每一個緩沖區及人機的作用對數據進行控制、顯示以及傳輸。

2.2 FPGA功能設計

網絡板FPGA和CPU板FPGA設計共同構成了FPGA邏輯系統，其中，網絡板最為主要的功能就是解碼網絡數據并從功能上將網絡進行擴展，而CPU板當中的FPGA在數據通信方面發揮著重要的作用，同時，在功能上還能實現數據的交互。通過將高速LVDS總線與MAC進行串行，從通信上對其建立聯系，這是FPGA最為重要的邏輯功能的表現。同樣，在PHY芯片與10/100MMAC建立聯系并實現數據交互等方面也有著優異的表現。將緩沖區的數量設置為兩個，并在字節的設置上控制為2 048個，將其作為每一個緩沖區的標準配置。在對FPGA建立聯系時可以通過接口來完成，主要采用LVDS方案來實現這一過程。在網絡數據包傳達到FPGA時，將網絡數據流調節至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據傳輸讀取時，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。合法數據幀是判定這一緩沖區的重要依據，當滿足這一條件時則可進行，反之，則需要跳過。

3 結論

通過從工程設計的角度出發對動態重構進行分析和研究，最終從方案上對這一結構進行了硬件方面的改進。通過研究發現，首先在基礎環節利用二次功能的手段來實現，然后就信息共享及軟件技術等方面對智能變電站進行研究。利用這一技術，無論是在適應能力方面，還是在恢復能力等方面，對智能變電站都有著較為明顯的效果。

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