[发明专利]一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置

说明书

本发明涉及一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置，首先分析现有数据通信网关机硬件平台的两种架构，在不修改产品硬件架构设计的情况下快速替换国产化芯片，分析在不同国产芯片组合方案下的数据通信网关硬件平台性能，构建适用于变电站软硬件解耦数据通信网关机的通用平台架构，其次分析适应于高集成度芯片的驱动技术，提出硬件模块自识别技术及柔性总线设计技术，提出支持多种芯片方案的底层平台快捷部署方案，最后针对国产芯片方案的国产硬件架构，基于软件定义的方式开展操作系统和应用系统软件的移植适配方案，网关机数据从非国产网关机快速迁移到基于国产芯片的网关机上运行，完成国内变电站数据通讯发展时期的平稳过渡。

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置。

背景技术

变电站自动化是电网实现测量和控制的基础，汇聚了大量现代信息、通信和控制技术成果，实现对变电站一二次设备的自动监视、测量、控制以及与调度通信等综合性的自动化功能。自上世纪80年代开启国产化进程以来，变电站自动化技术发展迅速。在不到30年的时间里，先后跨越集中式到分布式，面向功能设计到面向间隔和对象设计，变电站综合自动化、数字化变电站到智能变电站的发展过程，实现了由“跟随者”到“引领者”的转变。目前国家电网公司在运变电站自动化系统4万余套，全部实现国产化，有力支撑了两个“一流”的建设。

由于采用了平台化和模块化开发模式，大量应用高性能处理器、数字信号处理芯片(DSP)、高速数据采集系统、嵌入式实时操作系统、可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等先进技术，目前国产设备的硬件处理能力已领先于国外厂商。然而半导体制造业和基础软件的短板导致我们始终面临被“卡脖子”的风险。变电站自动化数据通讯网关产品95％以上依赖进口芯片，且需求量十分巨大，一旦供应链断裂，将造成整个电力产业的巨大损失,变电站的数据通讯出现重大事故。

发明内容

本发明提供了一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置，逐步实现国内变电站数据通讯的平稳过渡，避免了进口芯片供应链断裂而变电站数据通信发生重大事故的产生。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种基于国产芯片的变电站数据通信网关装置，按如下步骤进行；

步骤1、分析现有数据通信网关机硬件平台的两种架构，在不修改产品硬件架构设计的情况下快速替换国产化芯片，分析在不同国产芯片组合方案下的数据通信网关硬件平台性能，构建适用于变电站软硬件解耦数据通信网关机的通用平台架构。

步骤2、分析适应于高集成度芯片的驱动技术，提出硬件模块自识别技术及柔性总线设计技术，提出支持多种芯片方案的底层平台快捷部署方案。

步骤3、针对国产芯片方案的国产硬件架构，基于软件定义的方式开展操作系统和应用系统软件的移植适配方案，网关机数据从非国产网关机快速迁移到基于国产芯片的网关机上运行。

根据步骤1，所述的数据通信网关机硬件平台的两种架构之一围绕多板卡扩展和芯片集成，基于CPU、SoC、MCU、MPU等集成处理器芯片的性能及特性指标展开分析，将CPU芯片、FPGA、PHY等芯片组合形成一块数据处理板，多块处理板之间通过各类总线互联互通，可按照业务需求灵活扩展板卡，比如CPU和FPGA组合使用，通过以太网、HTM0/1、CAN1/RS485和CAN2与MCU电源/开入插件、MCU智能开入开出槽和COM插件进行数据互通，网关使用包括CPU、存储、通信、USB接口、显示接口、UART、FPGA(带PCIE接口)等可以与主流网关硬件兼容的国产芯片，兼顾CPU和FPGA、SATA、PCIE等接口适配性；