高速采样数据选择分发核心器件制造技术

本发明专利技术提供一种高速采样数据选择分发核心器件，用于获取采样数据，并提供给用于控制或保护的主设备。该核心器件包括采样数据端口，用于接收来自于数据采集器的第一采样数据报文；以太网端口，用于接收来自于其它核心器件的第二采样数据报文；控制器，用于解析所述第一和第二采样数据报文，以获得采样数据以及相应的采样通道信息；存储器，用于存储所述采样数据和采样通道信息。通过这种方式，数据的采样处理任务可以分配到多个核心器件上完成，从而减轻了处理器的负担。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种核心器件，尤其涉及一种应用于工业测控系统的高速采样数据选择分发核心器件。
技术介绍
工业应用的测控系统通常用来对现场运行的数据进行采集、监测，通过对采样数据的分析、统计，从而采取相应的策略来实现控制、保护、或计量。传统的测控系统中各设备之间通过电缆实现点对点的串行连接，这无疑会导致很高的硬件成本，并给远程的保护和控制或系统扩容造成很多的麻烦。随着计算机芯片和网络通信技术的飞速发展，传统的测控系统已经开始运用网络通信技术实现采样数据的交互和共享，从而可大幅降低硬件连接和检修的成本，并方便了远程控制以及系统的扩容。以变电站系统为例，国际电工委员会(IEC)已经发布了基于网络通信的变电站自动化系统的统一通信协议IEC61580协议，根据该协议，变电站系统的所有数据和信息都可以通过网络进行传递和共享。变电站系统按照IEC61580标准可分为过程层、间隔层、变电站层。其中过程层主要用于完成开关量和模拟量采集，其包括各种一次设备，如电缆、电线、 母线、开关、变压器、电容器、电流/电压互感器等；间隔层包括各种用来监测、控制、保护一次设备的二次保护测控装置，即智能电子设备(IED)；变电站层用来对整个变电站进行安全监视、控制、操作并与变电站外部进行数据交换，其包括具有人机界面(HMI)的操作员工作站(OWS)和到网络控制中心(NCC)的网关等。变电站总线用于变电站层和间隔层间的通信； 过程总线用于间隔层和过程层间的通信。IEC61580标准中有几种不同的报文形式。对于非时间关键的报文，IEC61580-8-1规定了基于精简的开放式系统互连(0SI)协议栈的制造报文规范(MMS，IS0/IEC9506)，其中OSI协议栈具有分别处于传输层和网络层中的传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)，且IEC61580-8-1规定以太网和/或RS-232C作为物理介质。 对于时间关键的基于事件的报文，IEC61580-8-1规定了直接处于通信栈的以太网链路层上的面向通用对象的变电站事件(G00SE)，其主要用于保护跳闸、断路器位置、联锁信息等实时性要求高的数据传输。对于在过程层非常快速地周期性变化的信号，比如测量模拟电压或电流，IEC61580-9-2规定了采样数据(SMV)报文的规范，其与GOOSE —样基于以太网链路层。IEC61580协议要求过程层的电子式互感器能够将一次测的电压、电流等模拟量直接转化为数字信号，并传送至间隔层；变电站层完成对站内间隔层二次装置、过程层一次设备的控制及与远方控制中心、工程师站及人机界面的通信。例如，电子式电流、电压互感器采集了高压电网的三相电流和电压的瞬时信号，经过模/数转换器件(ADC)处理成数字信号，并通过光纤传递给合并单元，合并单元可以根据间隔层二次保护控制装置的需求将相应的采样数据按照特定的帧格式组包，通过以太网端口发送给二次保护控制装置，以便于其根据获得的数据来执行相应的保护控制策略和信息统计。采集电网的交流量数据并瞬时传输对网络的交互能力要求大幅度提高，万兆交换机的出现为执行高速实时数据采样和控制提供了实现平台，万兆交换机能够提供在一秒钟超过一千个G的吞吐量，然而，目前的中央处理器很难处理如此大的数据吞吐，已经成为高速数据转发处理的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高速采样数据选择分发核心器件(以下简称核心器件)，其可以从其它核心器件处获取采样数据以共享给不同的主设备，从而使数据处理任务分配到多个核心器件上，减轻了处理器的负担。为实现上述专利技术目的，本专利技术的一种高速采样数据选择分发核心器件，用于获取采样数据，并提供给用于控制或保护的主设备；该核心器件包括采样数据端口，用于接收来自于数据采集器的第一采样数据报文； 以太网端口，用于接收来自于其它核心器件的第二采样数据报文； 控制器，用于解析所述第一和第二采样数据报文，以获得采样数据以及相应的采样通道信息；存储器，用于存储所述采样数据和采样通道信息。作为本专利技术的进一步改进，所述第一和第二采样数据报文中包括不同类型和/或不同采样频率的采样数据。作为本专利技术的进一步改进，所述控制器还用于判断是否需要对采样数据进行插值操作；如果需要，则对采样数据执行插值操作后存入存储器，如果不需要，则直接将采样数据存入存储器。作为本专利技术的进一步改进，所述控制器根据采样数据的相应采样通道的采样间隔来判断是否需要对采样数据执行插值操作。作为本专利技术的进一步改进，当所述采样通道的采样间隔未达到与核心器件连接的所有主设备中最高要求的采样间隔时，所述控制器对来自于所述采样通道的采样数据执行插值操作。作为本专利技术的进一步改进，所述存储器包含地址信息和采样数据的映射表，其中地址信息包括采样数据对应的采样时戳信息。作为本专利技术的进一步改进，所述地址信息还包括采样数据对应的采样通道信息。作为本专利技术的进一步改进，该核心器件还包括本地时钟，所述采样时戳信息标记的是采样数据的与本地时钟同步的数据采样时间。作为本专利技术的进一步改进，所述控制器还用于接收来自于目标主设备的采样数据指令报文，所述采样数据指令报文包含目标采样通道和目标采样间隔信息；根据所述目标采样通道和目标采样间隔信息提取相应的采样数据； 将被提取的采样数据封装成采样数据报文，并按所述目标采样间隔要求周期性地发送给目标主设备。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是数据的采样处理任务可以分配到多个核心器件上完成，从而减轻了处理器的负担；此外，核心器件可以执行原有主设备完成的低速采样数据到高速采样数据的插值运算操作，从而也减轻了主设备的处理负担；另外，核心器件可根据不同主设备的实时周期性获取要求相应地从所存储的采样数据中周期性选择并分发给主设备。附图说明图1是应用本专利技术的核心器件的工业测控系统的第一实施方式的工作原理框图。图2是应用本专利技术的核心器件的工业测控系统的第二实施方式的工作原理框图。图3是应用本专利技术的核心器件的工业测控系统的第三实施方式的工作原理框图。图4是本专利技术的一具体实施方式中核心器件从数据采集器接收采样数据的工作流程图。图5是本专利技术的一具体实施方式中核心器件从其它核心器件接收采样数据的工作流程图。图6是本专利技术的一具体实施方式中核心器件根据主设备数据指令提取并发送相应数据的工作流程图。图7是本专利技术中核心器件中采样数据的存储的第一实施方式。图8是本专利技术中核心器件中采样数据的存储的第二实施方式。具体实施例方式以下将以变电站系统为例，结合附图所示的各实施方式对本专利技术进行详细描述。 但需要说明的是，本专利技术核心器件的应用并不仅限于变电站系统，其它例如交通流量的监测和控制等任何适于工业应用的数据采集、分析、统计，控制、保护系统均包含在本专利技术核心器件应用的保护范围内。图1所示的是应用本专利技术核心器件的工业测控系统的第一实施方式的工作原理框图。其中，工业测控系统包括数据采集器、与数据采集器通信的核心器件、以及与核心器件通信的主设备。在本实施方式中，工业测控系统为一变电站系统。图中所示的数据采集器 31、32有两个，但本领域普通技术人员可以轻易想到的是，数据采集器的数量视系统的采样需求而定，可以只有一个，也可以更多，通常核心器件连接的数据采集器的上限为12个， 所以在此范围内的数量均可接收。数据采集器用于采集系本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高速采样数据选择分发核心器件，用于获取采样数据，并提供给用于控制或保护的主设备；其特征在于，该核心器件包括：采样数据端口，用于接收来自于数据采集器的第一采样数据报文；以太网端口，用于接收来自于其它核心器件的第二采样数据报文；控制器，用于解析所述第一和第二采样数据报文，以获得采样数据以及相应的采样通道信息；存储器，用于存储所述采样数据和采样通道信息。

【技术特征摘要】
1.一种高速采样数据选择分发核心器件，用于获取采样数据，并提供给用于控制或保护的主设备；其特征在于，该核心器件包括采样数据端口，用于接收来自于数据采集器的第一采样数据报文；以太网端口，用于接收来自于其它核心器件的第二采样数据报文；控制器，用于解析所述第一和第二采样数据报文，以获得采样数据以及相应的采样通道信息；存储器，用于存储所述采样数据和采样通道信息。2.根据权利要求1所述的高速采样数据选择分发核心器件，其特征在于，所述第一和第二采样数据报文中包括不同类型和/或不同采样频率的采样数据。3.根据权利要求1所述的高速采样数据选择分发核心器件，其特征在于，所述控制器还用于判断是否需要对采样数据进行插值操作；如果需要，则对采样数据执行插值操作后存入存储器，如果不需要，则直接将采样数据存入存储器。4.根据权利要求3所述的高速采样数据选择分发核心器件，其特征在于，所述控制器根据采样数据的相应采样通道的采样间隔来判断是否需要对采样数据执行插值操作。5.根据权利要求4所述的高速采样数据选择分发核心...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐飞，
申请(专利权)人：盛科网络有限公司，
类型：发明
国别省市：KY