可视化通用继电保护软件平台设计

时间：2024-05-20

韩春江，董贝，徐頔飞，李勇

国电南自电网有限公司，江苏南京 211100

0 引言

目前的继电保护装置，由于平台和应用的集成开发，存在大量的重复工作，严重降低了产品开发质量，延长了产品开发的周期。每升级一个硬件平台，需要平台和保护开发人员重新进行保护逻辑的设计和开发，对于已经成熟的保护逻辑算法，需要多次的实现和编程；其次，每次的保护逻辑或者平台的改变，需要平台和应用的开发人员配合实现，工作量大，大大降低的工作效率，为此，本文提出了一种可视化可配置的继电保护装置开发平台。

1 系统结构

该平台系统将保护逻辑开发和平台开发有效地剥离开来，实现“高内聚，低耦合”，把问题划分开来各个解决。首先，通过将整个系统划分为不同的层次，大大降低了应用系统开发和维护的成本，保护开发人员只需要关注自己保护逻辑，不需要考虑平台的变化，反之亦然，大大降低了应用系统开发和维护的成本；其次，增强了系统的复用性；再次，实现计算机知识和电力继电保护知识的分工，该平台使得保护开发人员除了继电保护专业知识外，只需了解标准C语言，而不用了解装置内的计算机软硬件细节。最后，大大增强了系统的扩展性。

该平台系统按照层次构架可分为信息配置模块，逻辑图配置模块和逻辑扫描模块。其中信息配置包括软件信息配置和硬件信息配置，信息配置模块和逻辑图配置模块位于PC侧。逻辑扫描模块位于装置侧，见图1。

图1 软件系统框架

2 信息配置模块

该模块软件位于PC机侧，供保护开发人员使用，对装置软硬件资源和逻辑图配置模块软件中使用的抽象逻辑标识进行定义和配置，其中装置硬件信息配置，包括插件类型，模拟通道，数字通道以及装置指示灯等，这部分是与具体的硬件平台部分相关的，以后应用到新硬件平台，重新配置相应的硬件设备即可。软件信息配置模块配置保护应用中要用到的各种保护软件资源和相关属性，包括定值，压板，事件，标志，录波量，遥测，遥信等，这部分与硬件无关，当使用新的硬件设备时，无需更改次模块配置。

3 逻辑图配置模块

该模块软件处于PC机侧，供保护开发人员使用。保护开发人员通过该图形化开发工具绘制保护逻辑图，开发保护算法，建立装置保护逻辑的输入输出，并将逻辑图顺序化后，根据扫描周期生成相应的扫描链表，下载给装置，同时该软件通过提供独立功能分图的概念，提供了多个保护功能独立进行投退的配置，每个独立分图设置自己的扫描周期（以采样节拍为单位），供装置内的逻辑扫描模块使用。该图形软件包括基本的常用元件，例如与门，或门，非门，时间继电器等，同时，借助信息配置模块，通过信息配置模块定义的资源来搭建保护逻辑，包括控制字，压板，事件，模拟通道，数字通道，事件，录波，标志，遥测，遥信等。该逻辑图模块软件是经过逻辑抽象，与具体硬件平台无关，移植到新的硬件平台，基本上可以不用修改，可以直接应用。

4 逻辑扫描模块

该模块软件位于装置侧，是装置侧软件的核心功能，该模块利用采样驱动逻辑图扫描，首先，对信息配置模块的软硬件资源信息进行解析和映射，建立实时数据缓冲，记录采样时刻模拟通道和数字通道相应值；接着，匹配和解析逻辑图配置模块的顺序化图形，根据逻辑图配置模块建立的扫描序列建立相应的扫描节点，并且关联扫描列队中每个扫描节点的输入和输出；最后，根据每个扫描列队的扫描周期，驱动执行逻辑图序列，利用实时数据反复进行逻辑图的运算，使能相应的输出设备。该软件是与具体的硬件平台相关的，需针对硬件相关部分重新移植开发。因此当硬件平台需要改动时，仅仅需要修改逻辑扫描模块的硬件相关部分即可。