[实用新型]数字化变电站以太网数据处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力系统网络通信技术领域，特别是一种应用在数字化变电站基于以太网的数据处理装置。

背景技术

随着电力系统的发展，数字化变电站代替传统变电站的技术也日益成熟。数字化变电站是将信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站，由智能化一次设备、网络化二次设备和自动化运行管理系统构成，建立在IEC61850通讯协议基础之上，能够实现变电站智能电气设备之间的信息共享和互操作，其保护、监控、动作、VQC等系统均采用统一以太网接收电流、电压和状态信息，以实现各个系统的信息共享。从自动化控制的角度数字化变电站分为站控层、间隔层以及过程层，过程层用于采集变电站信息，过程层通过网络将信息传输给间隔层，间隔层用于对信号进行处理后，通过网络传输给站控层，站控层根据采集的信息对过程层设备进行控制。数字化变电站内的网络通信不仅仅只包含按照IEC61850通讯协议传输的数据，还包含采用IP协议传输的数据；另外，随着光纤技术的发展，采用光纤进行模拟信号传输的方式也得到了广泛应用；因此数字化变电站的间隔层设备需要接收变电站内不同网络的多种数据，需要处理的数据量非常大。

目前用于接收数据的方式一般有两种：一种是采用多个独立网卡接收不同网络数据，另一种是采用交换机接收多种网络数据。然而无论是采用那种方式接收的数据，其中都会夹杂着大量的无用网络数据报文，尽管采用交换机进行数据接收的过程中，可以采用基于VLAN的数据包过滤方式，但是仍不能对无用的网络数据包进行彻底过滤，无形中加大了间隔层设备的数据处理负担。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种能够对采集的网络数据包进行精确过滤、以减轻间隔层设备数据处理负担的数据处理装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

数字化变电站以太网数据处理装置，包括通过光纤或者双绞线与变电站内物理层设备连接的第一接口模块、与第一接口模块连接的用于对采集的数据进行转换的第一信号转换模块、与第一信号转换模块连接用于对数据进行分析过滤的数据处理模块以及与数据处理模块通过数据总线连接的用于对数据进行处理的CPU控制模块；所述CPU控制模块还依次通过第二信号转换模块和第二接口模块与配置下载终端互连。

其中，所述配置下载终端用于对CPU控制模块进行IP协议以及IEC协议规定的GOOSE报文和SMV报文进行转发配置；CPU控制模块根据从配置下载终端下载的配置信息生成控制调度信息，传输给数据处理模块，数据处理模块根据配置信息对自第一接口模块采集的网络数据包进行调配，筛选出需要处理的数据包传输给CPU控制模块；然后CPU控制模块采用轮询调度算法访问输入端口队列，对筛选过后的数据进行处理，并生成控制指令，再依次通过数据处理模块、第一信号转换模块和第一接口模块发送至物理层设备；同时将处理后的数据进行缓存。

所述CPU控制模块具体结构为：CPU控制模块包括与第二信号转换模块连接的MAC处理器Ⅰ、用于存储配置信息的程序存储器、用于存储动态交换数据的数据存储器以及用于对数据过滤分析的ARM处理器，所述ARM处理器分别与MAC处理器Ⅰ、程序存储器、数据存储器以及数据处理模块连接。

所述数据处理模块的具体结构为：所述数据处理模块包括用于对接收的数据进行时钟恢复、获得网络帧数据后进行分析过滤的MAC处理器Ⅱ、连接MAC处理器Ⅱ与MAC处理器Ⅰ用于对总线数据进行收发控制的总线接口单元以及连接MAC处理器Ⅱ与第一信号转换模块用于对物理层数据进行收发控制的PHY接口单元，所述MAC处理器Ⅱ的输入端还连接用于提供网络数据收发控制时钟信号和总线操作时钟信号的时钟单元，时钟单元的输出端连接有用于将总线操作时钟信号倍频的倍频单元，倍频单元的输出端与第一信号转换模块连接。

所述数据处理模块的改进在于：所述数据处理模块还包括与总线接口单元连接的用于对第一信号转换模块进行参数配置的配置管理单元，配置管理单元的输出端连接PHY接口单元。

本实用新型的进一步改进在于：所述总线接口单元和PHY接口单元中分别设置有信号接收器和信号发送器。

所述第一接口模块的具体结构为：所述第一接口模块中设置有一至两个电接口以及一至五个光接口，所述电接口通过用于实现信号隔离的网络变压器与第一信号转换模块连接，光接口通过用于实现光信号与电信号转换的光电转换单元与第一信号转换模块连接。

所述第二接口模块的具体结构为：所述第二接口模块中设置有两个电接口，其中一个电接口通过一个网络变压器与第二信号转换模块连接。