[发明专利]具有双CPU的主控装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及变电站继电保护和自动化测控技术领域，特别是涉及一种测控一体化装置中具有双CPU的主控装置。

【背景技术】

在我国110KV及以下电网中，保护测控一体化装置已得到越来越多的采用。此类装置打破了过去保护和测控分别安装，接线，调试的模式，节省了大量的人力，物力资源。之所以在过去的应用中将保护装置和测控装置独立开，主要是出于对保护动作可靠性的考虑，因此即使现在将保护和测控一体化后，仍然必须保证保护动作的可靠性。为此很多厂家采用了多CPU模式，其中一块CPU(DSP)专门负责保护的交流量采样和其动作逻辑，而另一块CPU(ARM)负责传统远动测控设备的通讯功能。两片CPU的数据交换一般采用主从和共享内存两种方式：主从方式和共享内存方式。

如图1所示，主从方式从数据的角度讲，通讯CPU数据库102从保护CPU数据库101得到数据，然后按照选定规约重新打包后送往上位机。保护CPU实际上是通讯CPU的子设备，而通讯CPU完成的是规约转换的作用。这样虽然在一定程度上保证了保护部分的稳定性，但也有以下几点问题：

(1)资源的浪费和分配不合理

保护CPU的通讯口全部都处于闲置状态，而通讯CPU一般最多拥有两个通讯口，又显得拙襟见肘，甚至不够用。

保护CPU只能完成保护功能，而通讯CPU只能完成规约转换功能。两者不能根据情况灵活分配负担。

(2)灵活的逻辑功能不能被采用

保护逻辑需要灵活性，而负责远动部分的通讯CPU也同时需要一定的逻辑计算能力。这就需要两片CPU都希望拥有逻辑编程功能，很明显这是冗余的重复投资。

即使双方都拥有逻辑编程功能，也不能解决数据交叉的问题，也就是说，各自的逻辑功能只能用本方数据库中有的数据，对方的数据不能参与逻辑运算。

从逻辑编程组态的角度也无法将一部分逻辑传给保护CPU，另一部分传给通讯CPU。

这样就使逻辑编程功能失去实现的可能。

如图2所示，共享内存方式是在两片CPU201、202之间采用双端口RAM作为共享数据库203，使用共享数据库203使得双方都将各自的数据存入同一片内存，由于它们所采集的数据点是不同的，所以它们总是写入不同的内存地址空间，不存在交叉写入的不确定问题。在数据的读取方面，双方却看到完全一致的数据内存，即数据库。图中EMIF表示存储扩展接口，AHB表示系统总线。这种方式是用增加硬件的方法来减少了软件的数据交换功能，存在的问题是：

(1)双端口RAM的成本非常高，而且大容量的不多。从产品的性价比考虑，不很值得。

(2)增加了双端口RAM，使得制板布线陡然增加难度和密度。很可能必须增加PCB层数。这又大大提高了成本。

(3)双端口RAM使用并不普遍，使得采购周期延长，供货稳定性差。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明提供了一种具有双CPU的主控装置，本发明能够解决现有技术中双CPU主控装置中的CPU通讯端口分配不合理的情况，使其中任一侧CPU运行时，其输入和输出对整个系统都是有效的。

本发明的目的通过如下技术手段实现：

一种具有双CPU的主控装置，包含第一CPU单元和第二CPU单元，所述第一CPU单元和第二CPU单元各自包含一个独立数据库，第一CPU单元的独立数据库和第二CPU单元的独立数据库之间设置有一透明数据桥，第一CPU单元的独立数据库与第二CPU单元的独立数据库通过所述透明数据桥保持数据同步。

所述第一CPU单元为保护CPU单元，第二CPU单元为通讯CPU单元。

第一CPU单元的独立数据库和第二CPU单元的独立数据库的内存空间大小相等。

所述第一CPU单元和第二CPU单元中各自包含同步程序和同步栈，同步程序在各自的CPU单元中运行，监视同步栈中待同步的数据并完成同步。

每个独立数据库中包含有若干存放主控装置数据信息的子库。

所述字库中的信息包含：遥信、遥测、电度、遥控队列、遥调队列以及事件队列。

其中，所述同步程序完成同步的步骤为：

第一CPU单元通过交流采样得到数据后放入第一CPU单元的独立数据库，同时为本次数据更新信息设置一待同步标志；

主控装置中的第一扫描程序扫描该待同步标志，将数据更新信息压入同步栈；

第一CPU单元中的第二扫描程序以查询的方式扫描同步栈信息，如果发现更新，则通过串行同步总线将更新信息发给第二CPU单元。