智能变电站二次系统动态重构分析

金培培

（重庆电力设计院有限责任公司，重庆 401121）

随着科技的不断发展，变电站已经实现了向智能化的过渡，但从维护手段上来看，还存在着一定的局限性，一旦出现故障，仍然依靠专业技术来进行人工维护，并且有些技术问题还是检修人员难以解决的，需要生产厂家来维护。由此可见，变电站在工作运行当中给工作人员带来了巨大的困难，同时检修时间耗费、维修成本都很高。通过对变电站实现智能化，对其过程层与一次系统控制接口进行二次系统的设置，最终达到将工程现场与间隔层设备之间的关联转变为间接的方式。通过通信的方式获取变电站中间隔层的设备信息，在某种程度上在硬件和软件方面实现间隔层设备的通用化，如此一来，借助这一平台可实现各种设备的功能。另外，在功能上也能利用应用软件来实现，特别是随着科学技术的进步，这一技术已经不再是难以攻克的，所以，在对智能变电站的二次间隔层设备进行重组时，通用化技术依然能够凭借这一手段进行深入探索，同时，对在线启运技术和动态装载技术进行研究时，同样离不开这一技术手段，在设备启动时可以通过应用软件来实现，将功能恢复的时间缩短在几天内，主要是对设备自动替代性恢复功能进行激发。从完整性上进行恢复，更为重要的是，使得检修人员有更多的时间来进行故障处理。现就智能变电站二次系统设计中引入计算机软件技术进行探讨，从适用性上对动态重构技术予以分析。

1 智能变电站动态重构

1.1 系统配置原理

系统重构主要应用于设计流程及代码改写结构中。但是随着技术的提升及工作经验的总结，该技术逐渐向系统化的方向发展，进而实现只从运行方式上对系统进行改变，从而保证系统功能的完整性不被破坏。

1.2 基本框架

系统重构用于采集监测信息，从状态上对设备进行规则库的评估，同时还能够在策略上进行重构控制匹配，对设备进行管理及从切换功能上进行把握。此外，通过运行状态来判定重构系统及进行二次监测评估，同时利用监控系统来收集信息，最终将一体化采集信息落实到站控层监控体系当中。

2 重构设备

重构设备在硬件平台当中的应用十分广泛，这些平台具有多个处理器，主要以FPGA和CPU为依托，硬件功能主要通过操作系统的运行来实现。嵌入式计算机多采用硬件平台，其中包含的通信服务信息较多，从而使智能变电站的使用更加便捷。数据库的形式采用的是嵌入式，同时搭配操作系统来建立软件平台。

2.1 软件平台

一般而言，CPU板是由多种模块所组成的，将vxWorks作为嵌入式的操作系统，在功能的调节方面，主要借助的是任务机制和中断机制两种，硬件管理和硬件驱动程序构成了硬件驱动，其中还包含网口、维护接口等。从功能上来说，硬件自检及时间处理等综合程序构成了系统的软件平台。具有灵活性和伸缩性是软件平台最主要的结构特点，同时将最先进的技术融入进来，增强了系统的可靠性和高效性。共享内存数据库及多进程在结构上组成了应用软件，利用共享内存数据库的作用对消息及数据进行处理，同时从协调性及状态运行上对应用程序进行管理，通过对应用进程的不同搭配从程序上对管理进程进行管理，在应用程序上提高了灵活性。随着新功能的增加，相应的进程也加快，对于一些无用功能的处理，只要将相应的进程不予启动便可实现。利用程序上的管理对进程实现配置，在开放性上予以有效提高。当出现一个进程时，应用系统不会受到干扰，有着较强的稳定性能。在功能上实现了处理通信，将功能进行重建及对参数进行配置。此外，还能够对装置从校验等方面进行整体测试。

将GOOSE报文在缓冲区，也就是网络数据口的位置进行读取，并通过技术手段进行解析，最终实现输入开关量的目的，并将这一结果放到最初的缓冲区数据库，而后对维护修改参数及配置等进行处理。此外，还可以借助其他方式来完成这一工作过程。通过配置的预设，使设备的参数应用功能得以实现，并最终使用标志区状态检测设备将输入状态和设备状态进行储存，同时利用soe这一缓冲区对由此产生的数据进行报文存储。在GOOSE缓冲区将控制指令进行存储，在实现设备信息交互时主要借助每一个缓冲区及人机的作用对数据进行控制、显示以及传输。

2.2 FPGA功能设计

网络板FPGA和CPU板FPGA设计共同构成了FPGA逻辑系统，其中，网络板最为主要的功能就是解码网络数据并从功能上将网络进行扩展，而CPU板当中的FPGA在数据通信方面发挥着重要的作用，同时，在功能上还能实现数据的交互。通过将高速LVDS总线与MAC进行串行，从通信上对其建立联系，这是FPGA最为重要的逻辑功能的表现。同样，在PHY芯片与10/100MMAC建立联系并实现数据交互等方面也有着优异的表现。将缓冲区的数量设置为两个，并在字节的设置上控制为2 048个，将其作为每一个缓冲区的标准配置。在对FPGA建立联系时可以通过接口来完成，主要采用LVDS方案来实现这一过程。在网络数据包传达到FPGA时，将网络数据流调节至1 Gbps，主要是借助8b/10b编码来完成这一工作，然后再利用FPGA来接收。封解包的逻辑依赖的是MAC，并且数量为8个，由于串行是LVDS总线的主要形式，因此必须注意在进行数据传输读取时，从选择性的角度充分考虑。从顺序选择上来说，主要是从1到8的方式，并最终回到初始点。合法数据帧是判定这一缓冲区的重要依据，当满足这一条件时则可进行，反之，则需要跳过。

3 结论

通过从工程设计的角度出发对动态重构进行分析和研究，最终从方案上对这一结构进行了硬件方面的改进。通过研究发现，首先在基础环节利用二次功能的手段来实现，然后就信息共享及软件技术等方面对智能变电站进行研究。利用这一技术，无论是在适应能力方面，还是在恢复能力等方面，对智能变电站都有着较为明显的效果。

［1］孙瑞.智能变电站二次系统动态重构初探［J］.山东工业技术，2017（15）：103.

［2］李俊刚，宋小会，狄军峰，等.基于IEC62439-3的智能变电站通信网络冗余设计［J］.电力系统自动化，2011，35（10）：70-73.

［3］南希，龚龙庆，田卫，等.基于FPGA的动态可重构系统设计与实现［J］.现代电子技术，2009，32（6）：44-48.