[發(fā)明專利]一種發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)裝置軟件一體化生成系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010869728.3
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN112036023B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅銘;丁俊健;許學(xué)芳;劉小波;鄭昌露;胡恩俊;崔殿彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京國電南自維美德自動(dòng)化有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F8/30;G06F8/41
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 許婉靜

本發(fā)明公開了一種種發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)裝置軟件一體化生成系統(tǒng)，包括上位軟件系統(tǒng)(1)和裝置軟件系統(tǒng)(2)，所述上位軟件系統(tǒng)(1)包括仿真系統(tǒng)(1.1)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(1.2)；裝置軟件系統(tǒng)(2)包括：人機(jī)交互通信系統(tǒng)(2.1)和主控系統(tǒng)(2.2)，本發(fā)明應(yīng)用MATLAB/Simulink環(huán)境建模仿真，在信號(hào)處理算法和保護(hù)算法得到充分驗(yàn)證后通過Coder工具將仿真模型轉(zhuǎn)化為可編譯執(zhí)行的HDL硬件語言和嵌入式C和C++代碼植入到嵌入式硬件中，模型通過圖形顯示，直觀易見，算法正確性易于驗(yàn)證，調(diào)試與測(cè)試難度大大降低，開發(fā)周期大大縮短。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)裝置軟件生成系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)變壓器組技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

發(fā)電機(jī)變壓器組是電力系統(tǒng)重要設(shè)備，發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)裝置系統(tǒng)是重要二次系統(tǒng)，產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)要求不斷提高。如圖1所示，主流的發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)軟件系統(tǒng)包括三個(gè)部分：保護(hù)裝置主控系統(tǒng)、保護(hù)裝置人機(jī)交互通信系統(tǒng)和配置管理通信系統(tǒng)。其中保護(hù)裝置主控系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)在保護(hù)裝置中，使用串口通信；而配置管理通信系統(tǒng)獨(dú)立于保護(hù)裝置外，與人機(jī)交互系統(tǒng)通過串口或以太網(wǎng)通信。

保護(hù)裝置主控系統(tǒng)是裝置的主要控制單元，移植的嵌入式操作系統(tǒng)(比如QNX)中運(yùn)行差動(dòng)、過流、過壓、頻率、功率等保護(hù)進(jìn)程和故障錄波、裝置自檢等進(jìn)程，以及與裝置人機(jī)交互通信系統(tǒng)的串口實(shí)時(shí)通信進(jìn)程。現(xiàn)有的保護(hù)裝置主控CPU一般基于單CPU微機(jī)結(jié)構(gòu)，在嵌入式操作系統(tǒng)中配置的繼電保護(hù)算法均基于C語言編程實(shí)現(xiàn)，性能瓶頸有待突破。目前主流廠商的研發(fā)主要有基于PowerPC+DSP、基于PowerPC+FPGA、基于ARM+DSP、基于ARM+FPGA等系統(tǒng)架構(gòu)，其中基于ARM+FPGA系統(tǒng)架構(gòu)最為普遍。ARM實(shí)現(xiàn)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及和人機(jī)交互通信系統(tǒng)通信功能，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣、濾波、數(shù)據(jù)計(jì)算分析、繼電保護(hù)等功能。而當(dāng)例如Xilinx?Zynq-7000多核平臺(tái)提供的ARM+FPGA系統(tǒng)架構(gòu)出現(xiàn)后，以上功能的實(shí)現(xiàn)有了新的方案。

保護(hù)裝置人機(jī)交互通信系統(tǒng)是裝置的界面人機(jī)交互以及與上層通過以太網(wǎng)實(shí)時(shí)通信的單元。界面操作包括電力專業(yè)操作人員讀取從主控系統(tǒng)上傳的保護(hù)裝置運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)進(jìn)程計(jì)算數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)信息，也可將投退保護(hù)、修改定值、修訂對(duì)時(shí)等數(shù)據(jù)庫操作結(jié)果傳遞到主控系統(tǒng)，還可查閱保護(hù)動(dòng)作等事件記錄、錄波數(shù)據(jù)和打印操作。在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的保護(hù)裝置中，人機(jī)交互通信系統(tǒng)還負(fù)責(zé)通過以太網(wǎng)向上層通信系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳遞保護(hù)裝置運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)進(jìn)程計(jì)算數(shù)據(jù)等信息。這些方面ARM足以勝任，當(dāng)然也需要嵌入式操作系統(tǒng)(同樣可用QNX)的支撐。

配置管理通信系統(tǒng)是運(yùn)行于臺(tái)式機(jī)或筆記本電腦中的PC機(jī)端軟件應(yīng)用，比如在Windows系統(tǒng)中使用Visual?Studio工具C++或C#編程語言，實(shí)現(xiàn)功能分為在線和離線兩部分。在線通過以太網(wǎng)與人機(jī)交互通信系統(tǒng)連接，其功能包括對(duì)保護(hù)裝置I/O信息和保護(hù)數(shù)據(jù)庫設(shè)置(PC端比裝置界面操作更靈活)、讀寫操作，從裝置讀取錄波數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到PC以備離線分析。離線配置數(shù)據(jù)庫，分析已存儲(chǔ)的錄波數(shù)據(jù)等。

以往的研發(fā)過程是以上三個(gè)系統(tǒng)先后進(jìn)行，再聯(lián)合調(diào)試和測(cè)試，先對(duì)于保護(hù)裝置主控系統(tǒng)是在交叉編譯的IDE環(huán)境中移植嵌入式操作系統(tǒng)和開發(fā)繼電保護(hù)應(yīng)用程序(一般選擇嵌入式C語言)，進(jìn)行反復(fù)調(diào)試與測(cè)試，確定代碼正確可靠，然后再研發(fā)裝置人機(jī)交互通信系統(tǒng)和PC端配置管理通信系統(tǒng)。測(cè)試手段一般是使用電力測(cè)試儀向繼電保護(hù)裝置加不同幅值或頻率的電壓或電流，檢測(cè)保護(hù)裝置測(cè)量值的準(zhǔn)確性、精度范圍，然后是保護(hù)應(yīng)用程序的動(dòng)作特性、靈敏度、返回特性等。該方法主要測(cè)試直觀性低，調(diào)試與測(cè)試難度大，開發(fā)周期長(zhǎng)。如果因?yàn)楸Ｗo(hù)算法升級(jí)，主控系統(tǒng)中需要修改保護(hù)進(jìn)程的代碼，則人機(jī)交互通信系統(tǒng)和配置管理通信系統(tǒng)的相關(guān)保護(hù)的代碼也需要升級(jí)、測(cè)試，工作量巨大。而保護(hù)裝置人機(jī)交互通信系統(tǒng)和PC端的管理配置系統(tǒng)在界面上有共同之處，卻還在不同的操作系統(tǒng)中采用不同的開發(fā)工具軟件，比如人機(jī)交互通信系統(tǒng)使用QNX系統(tǒng)Qt軟件開發(fā)，而配置管理通信系統(tǒng)使用Windows系統(tǒng)Visual?Studio軟件開發(fā)，這些都為研發(fā)和維護(hù)增大難度。