變電站形態(tài)由傳統(tǒng)變電站發(fā)展為智能變電站后，變電站的運行維護手段沒有得到有效提升。設備出現(xiàn)異常后，仍須檢修人員攜帶備品備件迅速趕往現(xiàn)場進行設備維護或更換。如果沒有備品備件或故障原因復雜，還需要等待廠家工程服務人員去現(xiàn)場服務。這些都增加了設備停運時間及檢修、工程服務人員的勞動強度。

　　在智能變電站實踐過程中，二次系統(tǒng)由過程層設備實現(xiàn)與一次系統(tǒng)的采樣控制接口，間隔層設備與工程現(xiàn)場不再直接聯(lián)系，間隔層設備所需信息在智能變電站中全部通過通信方式獲得，間隔層設備的硬件和軟件平臺的設計可以實現(xiàn)一定程度的通用化，不同功能的間隔層設備可以采用通用的硬件和軟件平臺，可以由應用軟件實現(xiàn)面向不同設備以及不同工程現(xiàn)場的間隔層功能。

　　隨著計算機技術的發(fā)展，應用軟件的動態(tài)裝載技術已經成為可能，因此，動態(tài)重組在此基礎上深入研究智能變電站二次間隔層設備的通用化技術和備用技術，并研究二次設備失效后備用設備的應用軟件的動態(tài)裝載技術和在線啟運技術，實現(xiàn)根據(jù)間隔層失效設備在線配置所需的應用軟件并動態(tài)啟動備用設備，在極短時間內即可恢復已失效功能，實現(xiàn)二次功能的備用部分的自動替代性恢復，從而及時恢復系統(tǒng)完整性并提供給檢修人員充裕的時間處理故障。

　　本文將信息工程領域的計算機軟件技術——信息重構技術引入智能變電站二次系統(tǒng)設計中，闡述了動態(tài)重構技術應用于智能變電站二次系統(tǒng)的適用性，提出了可用于二次系統(tǒng)的設計理念。

　　1智能變電站動態(tài)重構

　　1.1系統(tǒng)配置原理

　　系統(tǒng)重構在開發(fā)早期是作為信息工程領域的技術，主要用于修改代碼結構和流程設計。隨著這項技術的不斷發(fā)展，其技術不斷形成系統(tǒng)，目的在于不改變已有系統(tǒng)功能的情況下，通過修改系統(tǒng)的運行方式來滿足需求變化。

　　動態(tài)重構是指在系統(tǒng)實時運行的過程中對功能進行動態(tài)配置。其實現(xiàn)方式如圖1所示。

　　圖1動態(tài)重構方式

　　動態(tài)重構在現(xiàn)階段功能實現(xiàn)主要包括軟件重構、硬件重構以及二者的協(xié)同。軟件部分屬于軟件工程研究領域范疇；硬件重構技術多基于現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）實現(xiàn)，可重構控制模塊能夠驅動FPGA實現(xiàn)資源的高速功能變換，目前FPGA越來越成為可重構技術的熱點；軟硬件的協(xié)同技術指根據(jù)系統(tǒng)功能需求，統(tǒng)籌考慮性能、成本等因素合理配置軟硬件功能，可以有效提高效率，節(jié)約成本。

　　1.2基本框架

　　二次監(jiān)測評估及重構管理系統(tǒng)實現(xiàn)主運行設備與重構設備的監(jiān)測信息采集、根據(jù)規(guī)則庫評估設備運行狀態(tài)、匹配重構控制策略、管控主運行設備與重構設備的切換等任務。同時，二次監(jiān)測評估及重構管理系統(tǒng)的運行狀態(tài)及監(jiān)控信息傳給站控層監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)站控層監(jiān)控系統(tǒng)的一體化信息采集。

　　動態(tài)重構基礎按照系統(tǒng)結構分為過程層、間隔層和站控層，在這一點上與智能變電站相配合，所不同之處在于間隔層增加了備用的IED，站控層增加了管控主機。如圖2所示。

　　圖2二次系統(tǒng)重構實現(xiàn)架構圖

　　管控主機可以監(jiān)視全站IED的狀態(tài)變量，在線評估IED運行狀態(tài)，而管控主機可以控制和管理全站IED。在某個IED故障時，給予告警并記錄信息，同時顯示故障IED的歷史運行信息，對故障進行分析，并指導運行人員做出判斷，這樣實現(xiàn)IED重構。

       2重構設備

　　目前的動態(tài)重構設備多采用主CPU和FPGA共同組成的多處理器做為硬件平臺，通過運行操作系統(tǒng)，完成系統(tǒng)的硬功功能。硬件平臺基于嵌入式計算機，通信協(xié)議包括MMS、GOOSE、IEEE1588等通信服務，可以滿足智能變電站即插即用的要求；軟件平臺采用操作系統(tǒng)和嵌入式數(shù)據(jù)庫。

　　2.1軟件平臺

　　CPU板的軟件包括硬件驅動、系統(tǒng)級平臺、通信、應用、人機、測試及自檢等幾大部分，操作系統(tǒng)選用嵌入式實時系統(tǒng)vxWorks，利用中斷機制及任務機制，來協(xié)調處理不同功能。硬件驅動部分主要包括與硬件有關的驅動程序及硬件管理程序，包括內存分配、網(wǎng)口驅動、人機接口收發(fā)、維護接口驅動、文件系統(tǒng)管理、信號燈、對時驅動等的管理等。

　　系統(tǒng)軟件平臺的功能主要包括系統(tǒng)管理、硬件自檢、軟件校驗、時間處理、以及必要的信息打印輸出等。

　　軟件系統(tǒng)作為一個平臺，組織結構上具有相當?shù)纳炜s性、靈活性，因此采用當前主流的、具有多進程/多線程、準實時的嵌入式操作系統(tǒng)。應用軟件的結構組成采用了多進程和共享內存數(shù)據(jù)庫，各個進程以共享內存數(shù)據(jù)庫為中心進行數(shù)據(jù)交互和消息交換，由管理進程進行各個應用進程的協(xié)調啟動、運行狀態(tài)監(jiān)護。

　　利用共享內存數(shù)據(jù)庫，管理進程程序通過搭配不同的應用進程，可以靈活的實現(xiàn)多種應用系統(tǒng)。增加新的功能，就增加啟動一個相應的進程；不需要的功能，只是簡單的不啟動一個相應的進程；這些都由配置通過管理進程程序來實現(xiàn)，具有很好的開放性、靈活性。一個應用進程的出錯，不會影響到整個應用系統(tǒng)的運行，具有良好的可靠性、安全性。

　　其應用功能主要包括通信處理、重構功能實現(xiàn)、配置參數(shù)等管理以及裝置的整體校驗測試等。

　　設備數(shù)據(jù)及信息的流向如圖3所示。設備從網(wǎng)絡口數(shù)據(jù)緩沖區(qū)讀入GOOSE報文，解析后處理成開關量輸入，存入“原始數(shù)據(jù)緩沖區(qū)”。配置、參數(shù)的修改維護由就地人機或通信完成，存放于“配置、參數(shù)區(qū)”。

　　設備根據(jù)預設的配置、參數(shù)，實現(xiàn)應用功能，由此而產生的設備狀態(tài)及輸入狀態(tài)的標志等置入“設備狀態(tài)監(jiān)測狀態(tài)標志區(qū)”，產生的各種報文置入“soe報文緩沖區(qū)”，發(fā)出的控制指令置入“GOOSE報文緩沖區(qū)”。

　　通信和人機從各緩沖區(qū)中獲得所需的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)就地顯示、控制或傳向其他設備交互信息。

　　圖3數(shù)據(jù)及信息流

　　2.2重構硬件設備

　　目前的重構設備主要由CPU板主板和網(wǎng)絡接口板組成。