[发明专利]基于双CPU并行录波存储的故障录波装置

说明书

本发明公开了一种基于双CPU并行录波存储的故障录波装置，包括模拟信号调理模块、开关量隔离模块、AD转换模块、对时模块、FPGA模块、电源模块和两个CPU模块，两个所述CPU模块各通过一条独立的千兆网总线与所述FPGA模块进行通信，所述FPGA模块设置有RJ45接口，所述FPGA模块的RJ45接口可通过千兆网向后台或工控机传送IEC61850‑9‑2报文格式的实时采集数据，所述对时模块同时为所述AD转换模块、所述FPGA模块和两个所述CPU模块提供时间基准信号，所述电源模块为整个故障录波装置供电。本发明解决了目前故障录波装置运行可靠性低、数据存储不合理等技术问题，提高了装置运行、存储可靠性和数据传输速率，具有性能高、兼容性好、可靠性高、稳定性好、应用广泛等特点。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种基于双CPU并行录波存储的故障录波装置。

背景技术

故障录波装置是电力系统动态记录过程必不可少的精密设备，是评价继电保护动作行为及分析设备故障性质和原因的重要依据。其主要任务是在电力系统发生故障时，自动并准确地记录故障全过程各种电气量的变化情况，通过记录的电气量进行分析处理，从而准确地判断处理故障，保证电力系统安全稳定可靠地运行。

随着电力系统IEC61850标准的颁布，计算机技术和光纤、网络通信技术的迅猛发展，变电站自动化技术也逐渐由传统变电站向数字化变电站方向发展。传统故障录波装置存在硬件配置较低，系统容量小，实用性差等问题，已无法满足电力系统故障录波和数据通信的要求。为适应大容量电力系统的快速发展，需要拥有高性能坚实硬件和丰富后台软件，具有稳定存储功能、强大网络功能和通信能力的高可靠性故障录波装置。

目前，市场上的故障录波装置主要有以下两种：

其一，大部分故障录波装置采用单个工控模块(又称CPU模块)作为主控处理器，及多处理器并行处理技术来实现实时数据采集、同步信号处理及网络通信等功能；其中，CPU模块与各模块之间通过双口RAM实现数据通讯；CPU模块主要用于对记录数据进行分析处理存储、显示和打印输出，通过联网通讯接口(Ethernet、标准的RS-232等)实现数据共享。

其二，部分故障录波装置采用分布式结构设计，故障录波装置的采集单元采集故障数据后，通过高速PCI-E总线传送到主CPU模块进行分析、处理、存储、显示打印与数据共享。

上述两种故障录波装置存在以下缺陷：

1)故障录波装置各模块之间采用双口RAM实现数据通信，当进行大量数据传输时，由于仲裁机制、时分复用的原因，影响数据传输和处理；

2)采用单CPU模块作为主控处理器，用于数据分析处理、实现人机交互、故障判断、数据存储、远程通讯等功能，一旦运行中CPU模块出现故障，不仅会影响现场装置正常运行，而且导致所有未存入硬盘的录波数据全部丢失；

3)故障录波装置的应用程序和录波数据都存储在一个盘里，硬盘频繁读写导致物理介质损坏，从而导致装置宕机；

4)故障录波装置的分析处理单元采用的CPU处理器性能偏低，速度慢，支持的存储容量小，已无法满足大容量电力系统对故障录波装置的处理能力及存储能力方面提出的更高的要求；

5)无硬件压缩功能，硬盘采用2.5吋笔记本硬盘；

6)采集数据无法导出给其他装置，系统扩展性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双CPU并行录波存储的故障录波装置，实现两个硬件结构完全相同且各自独立的CPU模块在同一故障录波装置中以相同的操作系统和应用程序同步运行，以提高装置运行和存储的可靠性，解决上述技术问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：