CN201590681U - 具有自恢复功能的电力集中器 - Google Patents

Abstract

一种具有自恢复功能的电力集中器，包括电源和电路系统；该电路系统又包括主处理器和与该主处理器相连的从设备，该主处理器串接有受控开关而从该电源获得工作电源，该从设备设有处理器，该从设备是与该主处理器通讯连接的，该主处理器和从设备之间设置有向对方提供自身工作状态的状态线路、控制对方的处理器上运行的软件系统重启的热启动线路，该主处理器和从设备的一方对对方通过状态线路提供的状态信号进行监测并依据设定的策略、通过热启动线路控制对方进行热启动；该从设备并设有控制该主处理器所串接的受控开关的通断而迫使该主处理器重启的冷启动线路。可大大降低维护成本并且减少工作人员现场的维护性操作的安全性隐患。

Description

具有自恢复功能的电力集中器

技术领域

本实用新型涉及一种通信设备，尤其涉及电力系统的通信设备。

背景技术

电力系统的通信设备中包括有集中器，通常是设置在电表或电表终端与电力主站之间，主要用来实现信息的上传、下达。现有的集中器的组成，如中国专利CN03228204.4所公开的一种扩频载波数据集中器，它包括扩频载波电路，扩频载波电路由单片机、串行数据存储器、扩频载波集成电路、功放电路、耦合器、三极管组成，扩频载波电路与串口转换芯片的输出端相连接，串口转换芯片的输入端与计算机PC104的输出端连接，计算机PC104的输入端连接电话线。利用电话网和扩频载波的传输方式进行数据的传输，且采用三组相互独立的载波模块进行信号的耦合，以对电网数据的集中控制。

现有的集中器的组成及工作原理，如图1所示，通常包括电源1a和由该电源1a供电而工作的电路系统2a，电源1a负责将外接市电转换成电路系统2a工作所需的电源；电路系统2a的组成通常又包括：主处理器21a、下行通讯单元22a以及GPRS通讯单元23a。其中，主处理器21a是整个集中器的核心，其主要是根据上、下行所接收到的信号进行处理以及进行日常的数据抄读、存储和处理；下行通讯单元22a主要是负责集中器与电表或电表终端之间的通讯，可以选择电力载波通讯模式或者RS485通讯模式，其与主处理器21a的关系是从与主的关系；GPRS通讯单元23a构成上行通讯通道，用以完成集中器与电力主站之间的通信，其主处理器21a的关系也是从与主的关系。

可见，在现有的集中器中，下行通讯单元22a和GPRS通讯单元23a等均是作为主处理器21a的从设备存在，也就是说，主处理器21a与下行通讯单元22a以及GPRS通讯单元23a的关系是严格的主从关系。从设备的功能不是主动完成的、而是在主处理器21a的监控和指挥下来完成的。一旦主处理器21a进入异常状态或者是死机状态，整个系统就处于一种瘫痪的状态。为了解决故障问题，通常需要派专人到现场去将集中器进行重复的断电与重上电等维护性操作，这会大大增加系统的维护成本，给诸如供电局之类的电力系统的所有者和/或使用者带来损失，并且，由于集中器多数情况是安装在环境比较恶劣的场地，现场的维护性操作还会给具体从事维护工作的工作人员带来危险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，而提出一种可大大降低维护成本并且减少工作人员现场的维护性操作的安全性隐患的电力集中器。

为了实现上述的目的，本实用新型提出一种具有自恢复功能的电力集中器，包括电源和由该电源供电而工作的电路系统；该电路系统又包括主处理器和与该主处理器相连的从设备，该主处理器串接有受控开关而从该电源获得工作电源，该从设备设有处理器，该从设备是与该主处理器通讯连接的，该主处理器和从设备之间设置有向对方提供自身工作状态的状态线路、控制对方的处理器上运行的软件系统重启的热启动线路，该主处理器和从设备的一方对对方通过状态线路提供的状态信号进行监测并依据设定的策略、通过热启动线路控制对方进行热启动；该从设备并设有控制该主处理器所串接的受控开关的通断而迫使该主处理器重启的冷启动线路。

该从设备串接有受控开关而从该电源获得工作电源，该主处理器并设有控制该从设备所串接的受控开关的通断而迫使该从设备重启的冷启动线路。

该状态线路是由一方的输出端口连接至对方的看门狗信号的输入端口。

该热启动线路是由一方的输出端口连接至对方的复位信号的输入端口。

该受控开关为继电器，该冷启动线路是由一方的输出端口连接至对方所串接的继电器的控制端口。

该主处理器和从设备的一方对对方通过状态线路提供的状态信号进行监测并对对方的热启动次数进行计数，如果在设定的第一时间内没有接收到该状态信号并且热启动次数计数没有达到设定的门槛数目，该一方通过热启动线路控制对方进行热启动；如果在设定的第一时间内没有接收到该状态信号、热启动次数计数达到设定的门槛数目并且对方自上次冷启动以来的间隔时间达到设定的第二时间，该一方通过冷启动线路控制对方进行冷启动。

该电力集中器与一主站通讯连接，该从设备对该主处理器与该主站的通信状况进行监测，如果在设定的第三时间内该主处理器与主站的通信是成功的，该从设备对该主处理器通过状态线路提供的状态信号进行监测并对该主处理器的热启动次数进行计数，如果在设定的第一时间内没有接收到该状态信号并且热启动次数计数没有达到设定的门槛数目，该从设备通过热启动线路控制该主处理器进行热启动；如果在设定的第一时间内没有接收到该状态信号、热启动次数计数达到设定的门槛数目并且该主处理器自上次冷启动以来的间隔时间达到设定的第二时间，该从设备通过冷启动线路控制该主处理器进行冷启动。

该电力集中器与一主站通讯连接，该从设备对该主处理器与主站的通信状况进行监测，如果设定的第三时间内该主处理器与主站的通信是失败的，该从设备并对该主处理器的热启动次数进行计数，如果热启动次数计数没有达到设定的门槛数目，该从设备通过热启动线路控制该主处理器进行热启动；如果热启动次数计数达到设定的门槛数目并且该主处理器自上次冷启动以来的间隔时间达到设定的第二时间，该从设备通过冷启动线路控制该主处理器进行冷启动。

该电力集中器与一主站通讯连接，如果该从设备接受到该主站发出的对主处理器进行热启动的命令，该从设备通过热启动线路控制该主处理器进行热启动；如果该从设备接受到该主站发出的对主处理器进行冷启动的命令，该从设备通过冷启动线路控制该主处理器进行热启动。

该从设备包括下行通讯设备和上行通讯设备，该主处理器是经由该上行通讯设备与主站通讯连接。

与现有技术相比，采用本实用新型的具有自恢复功能的电力集中器，可大大降低维护成本并且减少工作人员现场的维护性操作的安全性隐患。

附图说明

图1是现有的电力集中器的结构框图。

图2是本实用新型的具有自恢复功能的电力集中器实施例的结构框图。

图3是本实用新型的具有自恢复功能的电力集中器实施例中主处理器对从设备的监管的流程图。

图4是本实用新型的具有自恢复功能的电力集中器实施例中从设备对主处理器的监管的流程图。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

本实用新型的具有自恢复功能的电力集中器实施例的结构框图，如图2所示，包括电源1和由该电源1供电而工作的电路系统2；电路系统2的组成通常又包括：主处理器21、下行通讯设备22、上行通讯设备23以及分别连接在主处理器21、下行通讯设备22和上行通讯设备23与电源1之间的第一、第二和第三受控开关121、122以及123。这些受控开关可以是继电器，也可以是其它开关装置。

主处理器21为电力集中器的中央处理单元。

下行通讯设备22，可以是PLC通讯模块、RS485/RS232通讯模块以及其它各种的能够将集中器与电表或终端设备连接起来的通讯模块。

PLC通讯模块为电力集中器提供基于电力线的载波通信接口。

RS485/RS232通讯模块为电力集中器提供基于485协议的通信接口。

无论是PLC通讯模块、RS485/RS232通讯模块或者其它的通讯模块，其内部结构中均设有微处理器，其与主处理器的连接关系是通讯连接，其与主处理器是对等关系，并且，为了防止对方失效，相互通过硬件的电路连线，可以将自身正常工作的状态汇报给对方，并将对方的供电电源的开关控制以及处于核心地位的处理器的复位控制信号置于自己的控制中。

上行通讯设备23，可以是Wi-Fi通讯模块、GPRS/GSM通讯模块、互联网通讯模块、光纤通讯模块以及其它各种的能够将集中器与主站连接起来的通讯模块。

Wi-Fi通讯模块为电力集中器的无线通信模块，它可以通过无线路由设备接入Internet，也可以与附近的其它无线设备通信。

互联网通讯模块为电力集中器提供以太网接口。

GPS/GSM通讯模块为电力集中器提供基于GSM系统的数据交换接口。

光纤通讯模块为电力集中器提供基于光纤通信协议的通信接口。

无论是Wi-Fi通讯模块、GPRS/GSM通讯模块、互联网通讯模块、光纤通讯模块或者其它的通讯模块，其内部结构中均设有微处理器，其与主处理器的连接关系是通讯连接，其与主处理器是对等关系，并且，为了防止对方失效，相互通过硬件的电路连线，可以将自身正常工作的状态汇报给对方，并将对方的供电电源的开关控制以及处于核心地位的处理器的复位控制信号置于自己的控制中。

在本实用新型的具有自恢复功能的电力集中器实施例中，主处理器21是整个电力集中器的关键部分，Wi-Fi通讯模块、互联网通讯模块、GPS/GSM通讯模块、PLC通讯模块、RS485/RS232通讯模块和光纤通讯模块等等都可以作为是主处理器21的从设备。

如图2所示，主处理器21与上行通讯设备23之间，除了双向通讯连线之外，还设置有：主处理器21向上行通讯设备23提供自身状态汇报信号的线路211、上行通讯设备23向主处理器21提供自身状态汇报信号的线路212、主处理器21向上行通讯设备23提供复位控制信号的线路213、上行通讯设备23向主处理器21提供复位控制信号的线路214。并且，主处理器21通过线路215对第三受控开关123进行控制，上行通讯设备23通过线路216对第一受控开关121进行控制。

主处理器21与下行通讯设备22的连接关系，与上述的主处理器21与上行通讯设备23的连接关系相类同，在此不再赘述。

可见，主处理器21与从设备之间以线路211上的主处理器21的Watchdog信号和线路212上的从设备的响铃信号形成了相互之间闭环监测系统。

这样一来，当一方在一定的时间内没有收到对方的信号的话，就可以通过线路213或214让对方在不断电的前提下进行系统软件的自我重启，如果重启次数达到一定的次数还没有收到对方的信号时，这时在一定的间隔时间之后通过线路215或216将从设备或者是主处理器21的电源进行下电然后上电的重启操作，迫使系统进行依次彻底的复位。在某种未知的情况下，如果出现了线路211上的主处理器21的Watchdog正常，但主处理器21的其它功能出现了异常，从设备还可以借助其与主站的通信来判断是否需要将主处理器21重启：如果主站判断到虽然有从设备的响铃信号，但是与主处理器21的通信是失败的话，也可通知从设备对主处理器21进行软件复位以及彻底断电然后上电的重新启动。

以下，从主处理器和从设备两个方面分别来说明本实用新型的具有自恢复功能的电力集中器的操作流程，其中，除非特别指明，从设备可以是下行通讯设备。

一、主处理器

参数说明：

复位从设备时间间隔T：主处理器在T时间内没有收到从设备发送过来的响铃信号，说明从设备已经处于异常状态，需要给从设备一个复位信号；

寄存器累计计数值N1：当寄存器计数到N1的时候，说明已经到了复位从设备的时间间隔T了；

从设备复位次数A：计数从设备这次的复位次数；

从设备复位次数A1：当A达到这个数字的时候，主处理器将准备给从设备的供电继电器进行断电和再上点的操作，也就是对从设备进行彻底的重新启动；

从设备继电器操作时间T1：从设备继电器操作的间隔时间，在间隔时间之内，继电器将拒绝进行再一次的操作。

主处理器对从设备的监管的具体的步骤，如图3所示，大致包括：

S1：主处理器的计数器自加1，检查是否已经收到从设备的响铃信号，也就是由从设备发送给主处理器的Watchdog的“喂狗”脉冲信号，如果收到响铃信号，将本次的计数器的计数值清零，否则的话，进行S2；

S2：判断寄存器的值是否已经到了N1，如果还没有到，回到S1继续等待；如果计数器的计数值到了N1，说明已经在T时间内没有收到从设备的响铃信号了，进入S3；

S3：判断此次的从设备复位次数A是否到了A1次，如果还没有到的话，将从设备重新启动，如果到了A1次了，说明从设备已经重新启动了A1次，但是还没有收到从设备的响铃信号，进入S4；

S4：判断此次重启了A1次之后，离上次对从设备进行断电再重新上电的时间是否已经超过了T1，如果超过了T1，那么进行从设备的断电重启操作，如果还没有超过T1，回到S1重新开始，直到相隔时间超过T1再动作而进入下一个循环。

二、从设备

从设备对主处理器的监管，可以采用两种模式的流程：一种是从设备采用Watchdog的“喂狗”脉冲来监测主处理器是否正常工作，这个流程与上述的主处理器通过从设备的响铃信号进行监测的方式是一样的，也就是说，将主处理器和从设备作为完全对等的角色来相互监管；另外一种模式，则是只针对上行通讯设备，对集中器与主站之间的通讯效果进行了考虑的，具体说明如下：

参数说明：

响铃发送间隔时间T0：每隔T0时间，主处理器向从设备发送响铃信号；

寄存器计数N2：间隔时间达到T0时的寄存器计数的数字；

主处理器复位次数B：计数主处理器这次的复位次数；

主处理器复位最大次数B1：当B达到这个数字的时候，从设备将准备给主处理器的供电继电器进行断电和再上点的操作；

主处理器的继电器操作时间间隔T2：主处理器的继电器操作的间隔时间，在间隔时间之内，继电器将拒绝进行再一次的操作。

从设备对主处理器的监管的具体的步骤，如图4所示，大致包括：

S1：寄存器计数到一定的数字时，检测从设备的与主站通信失败标志位，如果检测到标准位为失败，那么进入S4，否则进入下一步S2；

S2：检测从设备是否在与主站进行通信，如果在进行通信，说明主处理器与从设备在进行相互的数据交换，在一定的程度上是可以说主处理器是正常工作的，这个时候无需发送响铃信号，而且将所用到的两个寄存器的值清零。如果没有在与主站进行通信，进入下一步S3；

S3：判断寄存器的数字是否到达了N2，如果达到了N2则进行发送响铃信号的程序，如果还没有到达的话，就进入下一个循环；

S4：将本次主处理器复位次数B自加1，判断B是否已经达到主处理器复位的最大次数B1，如果还没有达到B1，那么将主处理器复位一次，否则进入下一步S5；

S5：判断离上次对主处理器进行断电然后重新上电操作时间间隔是否已经大于T2，如果已经大于这个时间间隔，直接对主处理器进行一次主处理器的断电然后重新上电的操作，进入下一个循环，如果还没有达到这个时间间隔，那么转入S2。

与现有技术相比，本实用新型的具有自恢复功能的电力集中器，在现有的集中器的基本设备基础上，经过少量的硬件和软件的修改就可以达到整个系统的自我恢复功能，可以让集中器可以在长期无人值守、环境恶劣的情况工作。

以上仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非限制本实用新型的保护范围，故凡运用本实用新型说明书及附图内容所作出的等效结构变化，比如：可以在没有主站的支持下工作，完全由主处理器与从设备来形成一个完整的自我恢复系统；系统中所需的设置设备的断电再上电的时间间隔，可根据具体的环境和设备来决定；从设备可以接受主站给出的对主处理器的热、冷启动命令而对主处理器进行控制，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种具有自恢复功能的电力集中器，包括电源和由该电源供电而工作的电路系统；该电路系统又包括主处理器和与该主处理器相连的从设备，其特征在于，该主处理器串接有受控开关而从该电源获得工作电源，该从设备设有处理器，该从设备是与该主处理器通讯连接的，该主处理器和从设备之间设置有向对方提供自身工作状态的状态线路、控制对方的处理器上运行的软件系统重启的热启动线路，该主处理器和从设备的一方对对方通过状态线路提供的状态信号进行监测并依据设定的策略、通过热启动线路控制对方进行热启动；该从设备并设有控制该主处理器所串接的受控开关的通断而迫使该主处理器重启的冷启动线路。

2.依据权利要求1所述的电力集中器，其特征在于，该从设备串接有受控开关而从该电源获得工作电源，该主处理器并设有控制该从设备所串接的受控开关的通断而迫使该从设备重启的冷启动线路。

3.依据权利要求1所述的电力集中器，其特征在于，该状态线路是由一方的输出端口连接至对方的看门狗信号的输入端口。

4.依据权利要求1所述的电力集中器，其特征在于，该热启动线路是由一方的输出端口连接至对方的复位信号的输入端口。

5.依据权利要求2所述的电力集中器，其特征在于，该受控开关为继电器，该冷启动线路是由一方的输出端口连接至对方所串接的继电器的控制端口。

6.依据权利要求1至5任一所述的电力集中器，其特征在于，该从设备包括下行通讯设备和上行通讯设备，该主处理器是经由该上行通讯设备与主站通讯连接。

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