[發明專利]一種通過PC模擬繼電保護裝置多CPU同步運行的方法

在審

• 申請號: 201410328513.5
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104063266A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 肖正強;黃寧;嚴巖;王曉峰;楊詠林;焦邵華;王慶芳
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明屬于繼電保護裝置研發領域，特別適用于繼保應用開發人員編寫保護邏輯和算法，并進行運行仿真調試。

背景技術

目前，基于新平臺的繼電保護裝置配置較為靈活，可根據實際應用需求在一個機箱內安裝多塊CPU插件，以分別執行不同的保護任務；同時由于系統的采用頻率固定不變，保護任務執行時，要求任務的執行周期必須小于規定的時間，以確保各任務能同步及時有效的處理采樣數據。

保護邏輯開發是繼電保護領域的核心工作之一，因而確保其功能代碼和邏輯的正確性顯得尤為重要。在實際開發中，使用硬件裝置進行保護邏輯調試很不方便，而且多CPU插件同步調試對人員整體要求較高；另外，現有的調試方法嚴重依賴于裝置硬件和測試設備，這使得保護邏輯開發和調試受限于實際測試設備和裝置硬件的完成時間。

因而，有必要研發一套基于個人計算機即PC機的仿真實際裝置的系統用于保護邏輯調試。仿真系統能夠模擬實際裝置的運行，提供豐富的調試手段，實時顯示運行數據，這使得保護邏輯的調試擺脫了對硬件裝置的依賴。但由于PC機與實際繼保裝置的軟硬件環境存在較大差異，且實時性較差，因此在通過PC機模擬實際多CPU裝置的運行及對其進行調試時，存在若干問題：

●實際裝置中各CPU能保證在規定的時間內完成本周期任務，但在PC機上通過軟件方式模擬出的多個虛擬CPU執行任務的時間難以確定。

●虛擬CPU執行任務時間的不確定性，造成了仿真數據輸入時間的不確定，從而導致了輸入數據更新與保護任務運行的不同步。

●虛擬CPU執行任務時間的不確定性，造成了各CPU保護任務運行的不同步。

本申請在PC機上模擬保護裝置的運行，并基于采樣值數據特點實現模擬多CPU插件的同步運行和數據傳遞，從而實現了保護邏輯的方便快捷調試，并促進了保護邏輯與裝置硬件的同步開發。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述問題，本申請提出了一種通過PC(即個人計算機)模擬繼電保護裝置多CPU同步運行的方法。PC模擬繼電保護裝置多CPU，就是基于PC機的軟硬件資源，模擬出可獨立運行保護任務的多個虛擬CPU。本申請具體采用以下技術方案：

一種通過PC模擬繼電保護裝置多CPU同步運行的方法，其特征在于：在PC機上模擬實際保護裝置的運行環境，同步執行多個虛擬CPU的保護任務，通過生產者消費者模型，構建仿真數據與各虛擬CPU同步運行機制，各虛擬CPU作為消費者，由作為生產者的管理模塊協調他們的同步運行。

本發明模擬繼電保護裝置多CPU同步運行的方法，包括以下步驟：

(1)在PC機上創建用戶界面UI模塊，UI模塊為用戶提供了集成開發環境，可在其上配置軟硬件資源；

(2)為各虛擬CPU下的保護任務編寫相應的控制算法，編譯生成可運行于實際裝置的CPU插件和各虛擬CPU的編碼文件；

(3)仿真運行時，UI模塊創建管理模塊及多個虛擬CPU，其中管理模塊負責協調各虛擬CPU的同步運行，并及時提供運行所需的仿真數據；各虛擬CPU作為仿真數據的消費者，讀取仿真數據，執行相應的保護任務；

(4)管理模塊作為仿真數據的生產者，獲取仿真數據，向各虛擬CPU發送下一執行周期的仿真數據；

(5)各虛擬CPU加載步驟(2)所述相應的編碼文件，執行各自的保護任務；保護任務循環周期執行，周期執行過程是，首先讀取步驟(4)中所述的仿真數據、更新輸入，然后執行保護邏輯，輸出結果；其中，每個虛擬CPU下可以有一個或多個保護任務，各保護任務可并行或順序執行，當該虛擬CPU下的所有保護任務本周期執行完成后，向管理模塊發送“本周期執行完”的消息，以告知管理模塊本虛擬CPU本周期執行完成，同時該虛擬CPU被置于阻塞狀態，暫不執行下一周期的保護任務；

(6)管理模塊定時檢查是否收到了所有虛擬CPU返回的“本周期執行完”消息，若所有虛擬CPU均向管理模塊發送了“本周期執行完”消息，則管理模塊繼續向各虛擬CPU發送下一周期運行所需的仿真數據，然后發送“繼續運行”指令，從而喚醒處于阻塞狀態的各虛擬CPU，進行下個周期保護任務的運行。

本發明提出的通過PC模擬繼電保護裝置多CPU同步運行的方法，解決了目前保護邏輯的調試開發嚴重依賴于裝置硬件和測試設備的問題，實現了硬件裝置與保護邏輯的同步開發。另外，PC機能夠提供豐富且便捷的調試手段，進一步解決了在實際裝置中調試手段有限、對測試人員素質要求高，尤其是多CPU的同步調試無法實現的問題。本發明可有效縮短繼保裝置的研發周期，并進一步提高了保護邏輯開發的正確率。