一种阀冷控制系统及其冗余机制下的通信方法与流程

本发明涉及直流输电，具体涉及一种阀冷控制系统及其冗余机制下的通信方法。

背景技术：

1、在高压直流输电工程中，换流阀水冷设备是高压直流输电系统中重要的辅助设备，阀冷设备的稳定性对高压直流输电系统的安全稳定运行起着极为重要的作用。在阀冷设备中的控制系统是整套阀冷设备中非常关键和重要的分项设备，其对设备运行状态进行监控，直接影响着阀冷设备的运行稳定性和可靠性。长期以来，国内换流阀冷却系统主要依赖于如siemens、abb等国外供应商，此类产品具有可靠、灵活、易操作等优点，但也存在价格高、组态过程复杂、不易维护、体积较大、非自主开发的缺陷，同时在设备供应、技术支持、设备维护等方面也受到国外制约，导致设备安全性和技术封锁带来的隐患和使用风险。因此，自主研发和配件国产化的、具备自主可控性的阀冷控制系统，在国内外市场竞争中具有实际的战略意义。现有阀冷系统冗余技术主要包括热备份、冷备份和双重控制，其中，热备份是指在主cpu发生故障时，备份cpu可以立即接管控制逻辑的执行；冷备份是指在主cpu发生故障时，需要手动将备份cpu切换到工作状态；双重控制是指采用两套独立的cpu系统，分别执行控制逻辑，互不干扰；然而，这些冗余技术存在一定的局限性，如热备份切换间隙长；冷备份人力成本高且存在判断操作失误情况、双重控制运行功耗大、维护复杂等。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种阀冷控制系统及其冗余机制下的通信方法，其通信方法具有高效、可靠的特点，能够在部件故障发生情况下确保系统连续运行；另外，控制装置核心同步板卡全部采用国产化芯片及电子元件，能够完美替代国外控制设备，不仅降低了运营成本、减少了对外部供应的依赖。

2、本阀冷控制系统及包括两套控制装置、若干io装置和两套电源装置，其中，一套控制装置作为主控制装置，用于执行控制逻辑，另一套控制装置作为备用控制装置，用于监控主控制装置的运行状态，并在主控制装置发生故障时接管控制逻辑的执行；所述控制装置包括背板，和热插拔式安装在背板上的cpu板卡、同步板卡、硬件监测板卡；所述cpu板卡通过背板上的串口总线与同步板卡、硬件监测板卡双向通信连接，所述电源装置通过背板上的供电线路与cpu板卡、同步板卡、硬件监测板卡连接并为其供电；两套控制装置之间通过光纤通信连接，每套控制装置通过一交换机连接至少两套io装置，每台交换机均与两套控制装置通信连接。

3、进一步的，所述同步板卡集成有mpu处理芯片、phy芯片、光纤收发器、内存扩展芯片和存储芯片。

4、进一步的，所述mpu处理芯片采用fmsq微处理器；所述phy芯片yt8521sh-ca物理接口收发器；所述光纤收发器采用sfp光模块；所述内存扩展芯片采用ddr sdram内存器；所述存储芯片采用spi flash存储器。

5、本阀冷控制系统冗余机制下的通信方法所述阀冷控制系统为上述的阀冷控制系统，该系统在冗余机制下的避免故障发生时因数据原因导致停机的通信方法包括以下步骤，

6、s1-建立双通道：两套控制装置之间形成两个独立的通道进行数据交换，其中一个通道为主通道，另一个通道为备用通道，数据传输过程中，各通道的控制装置中硬件监测板卡进行实时故障检测，并在检出故障时进行通道切换；

7、s2-实时备份：在主通道上进行数据交换的同时，实时备份主通道上的数据到备用通道上；

8、s3-数据比较：通过比较主备系统上的实时数据，上传数据传输过程中的错误或不一致；

9、s4-建立镜像数据：在主通道和备用通道上同时存储相同的实时数据；当主通道出现故障时，控制系统从备用通道上获取数据，避免系统停机；

10、进一步的，步骤s1所述故障检测包括以下步骤，

11、s21-硬件监测：主备控制装置上的硬件监测板卡实时电压、电流等参数，以及通信状态、数据传输速度等指标，当板卡出现故障时，同步模块会发出信号，评估主、备系统状态后进行系统切换；

12、s22-故障码输出：同步板卡接收硬件监测板卡故障信息，并通过输出接口向主备控制装置的cpu板卡同时输出特定的故障码，并进行板卡切换。

13、进一步的，步骤s22所述自动切换包括以下步骤，

14、s221-故障等级判断：控制装置预设故障等级，当检出主控制装置板卡故障，并由cpu板卡判断主控制装置故障等级高于备用控制装置时，向主控制装置同步板卡发出切换指令，在指定的时间自动切换到备用控制装置上；

15、s222-切换准备：在切换前，备份主系统板卡上的实时数据，以避免数据丢失；在切换前，对备用控制装置板卡进行故障检测，确保正常运行；

16、s223-自动切换：主控制装置cpu板卡将数据通道切换到备用控制装置上，以保证系统的正常运行。

17、本发明一种阀冷控制系统及其冗余机制下的通信方法，其通信方法具有高效、可靠的特点，能够在部件故障发生情况下确保系统连续运行；另外，控制装置核心同步板卡全部采用国产化芯片及电子元件，能够完美替代国外控制设备，不仅降低了运营成本、减少了对外部供应的依赖。

1.一种阀冷控制系统，其特征是：包括两套控制装置(1)、若干io装置(2)和两套电源装置(3)，其中，一套控制装置(1)作为主控制装置，用于执行控制逻辑，另一套控制装置(1)作为备用控制装置，用于监控主控制装置的运行状态，并在主控制装置发生故障时接管控制逻辑的执行；

2.根据权利要求1所述的阀冷控制系统，其特征是：所述同步板卡(13)集成有mpu处理芯片、phy芯片、光纤收发器、内存扩展芯片和存储芯片。

3.根据权利要求2所述的阀冷控制系统，其特征是：所述mpu处理芯片采用fmsq微处理器；所述phy芯片yt8521sh-ca物理接口收发器；所述光纤收发器采用sfp光模块；所述内存扩展芯片采用ddr sdram内存器；所述存储芯片采用spi flash存储器。

4.一种阀冷控制系统冗余机制下的通信方法，其特征是：所述阀冷控制系统为权利要求1至3任一项所述的阀冷控制系统，该系统在冗余机制下的避免故障发生时因数据原因导致停机的通信方法包括以下步骤，

5.根据权利要求4所述的阀冷控制系统冗余机制下的通信方法，其特征是：步骤s1所述故障检测包括以下步骤，

6.根据权利要求5所述的阀冷控制系统冗余机制下的通信方法，其特征是：步骤s22所述自动切换包括以下步骤，