一种可监测的智能化继电保护装置灵活逻辑实现方法与流程

本发明属于继电保护技术领域，涉及可监测的智能化继电保护装置灵活逻辑实现方法。

背景技术：

目前，电力系统中自动化的程度不断提高，微机继电保护控制技术更加成熟可靠，新的设计方法也不断出现，尤其是对于中低压输变电领域的智能保护装置产品，工程需求变化相对较多，传统的微机继电保护装置面对种类繁多的工程现场，只能根据工程需求频繁进行程序修改，改造任务量大，重复劳动多，程序的灵活性和适用性不足，且很难满足可靠性的要求。

当前智能化保护装置软件结构如图1所示，SV数据经过采集和计算，和开关量输入、数字量输入同时作为保护模块的输入，保护经过运算后，运算结果直接作为开关量输出或数字量输出。所有保护逻辑在装置出厂的时候都以确定，工程现场如果有变化的需求，需要重新编写保护模块的程序，这样装置缺乏灵活性，不仅增加开发人员的工作量，还会对原来的保护逻辑造成影响，不能保证程序的可靠性。

技术实现要素：

为了解决现有技术缺陷，本发明目的在于提供一种可监测的智能化继电保护装置灵活逻辑实现方法，通过对微机继电保护智能装置进行在线编辑灵活逻辑，解决了程序的灵活性和适用性不足的问题。

为达到上述目的本发明采用如下方案：

一种可监测的智能化继电保护装置灵活逻辑实现方法，包括虚拟输入模块，信号运算模块，保护模块，灵活逻辑在线编译模块，灵活逻辑控制模块，虚拟输出模块；

灵活逻辑在线编译模块负责在设备运行时，将编辑好的灵活等式翻译成CPU可执行的代码；

灵活逻辑控制模块执行翻译好的灵活等式，并输出执行结果；

虚拟输入模块作为现场调试的接口，用键盘进行触发，虚拟输入的状态是一个灵活元件可以作为灵活逻辑的输入；

虚拟输入模块作为现场调试的接口，用键盘进行触发，虚拟输入的状态作为灵活逻辑在线编译模块的输入；

虚拟输出模块保存逻辑等式的结果，虚拟输出保存运算结果作为开关量输出或数字量输出，或作为下一个逻辑等式的输入；

SV数据经过采集和信号运算模块计算后作为保护模块的输入，经保护模块运算后与开关量输入、数字量输入及虚拟输入模块输入作为灵活逻辑在线编译模块的输入，经过灵活逻辑在线编译模块保护运算后，将运算结果保存在虚拟输出模块中。

进一步，还包括灵活逻辑在线监测模块，灵活逻辑在线监测模块负责实时监测灵活逻辑在线编译模块灵活等式的运行结果，并提供接口供用户通过上位机查询。

进一步，所述灵活逻辑在线编译模块最小控制单元是灵活元件和逻辑门，用户通过将灵活元件和逻辑门编辑成相应的逻辑等式，实现逻辑灵活编辑。

进一步，所述保护模块元件化，将每个保护作为独立模块，每个保护模块的状态抽象为一个灵活元件，作为灵活逻辑等式的输入。

本发明的有益效果是：

在装置内增加灵活逻辑在线编译模块和灵活逻辑控制模块，方便易用的灵活逻辑可以使用户在不修改程序的情况下，根据工程需求编辑相应的保护逻辑，方便用户的使用，大大缩短了开发周期，减少开发工作量。虚拟输入模块作为灵活元件，可以方便现场调试，缩短调试的时间，虚拟输出使逻辑等式的编辑更加灵活。通过对微机继电保护智能装置进行在线编辑灵活逻辑，解决了程序的灵活性和适用性不足的问题，同时提供相应的可视化工具可以在线观察逻辑等式的运行结果，保证了程序运行的可靠性。

进一步，还包括灵活逻辑在线监测模块，灵活逻辑在线监测模块监视逻辑等式运行情况，保证逻辑等式的正确性，提高程序运行的可靠性。

进一步，将保护模块元件化，使保护灵活元件可以作为灵活逻辑模块的输入，用户可以灵活的将各个保护按照特定的需求组合起来，可以很方便的实现相应的保护逻辑。

【附图说明】

图1是原有智能化保护装置软件结构；

图2是灵活逻辑实现总体框图。

图3是软件实现流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图2所示，为本发明的总体框图。灵活逻辑模块是本发明的核心模块，具有逻辑等式编译和运算功能，保护模块经过元件化后的运算结果、和开关量输入、数字量输入、虚拟输入，一起作为灵活逻辑的输入，经过运算后结果保存在虚拟输出中。

在装置内增加灵活逻辑在线编译模块、灵活逻辑控制模块和灵活逻辑在线监测模块。其中在线编译模块负责在设备运行时，将编辑好的灵活等式翻译成CPU可执行的单元；控制模块执行翻译好的灵活等式，并输出执行结果；在线监测模块负责实时监测灵活等式的运行结果，并提供接口供用户通过上位机查询。

1.灵活逻辑在线编译模块实现步骤：

(1)保护模块元件化，将每个保护封装成独立单元，每个保护单元的状态(启动，动作，返回)都抽象为一个灵活元件，可以作为灵活逻辑等式的输入。

(2)增加虚拟输入和虚拟输出模块。

(3)建立灵活逻辑等式的规则，定义逻辑等式中各个元件，用于表示逻辑等式运算过程。

(4)编写逻辑编译函数，实现从逻辑等式转换成CPU可执行的代码。

(5)实现逻辑等式编辑接口，提供给上位机编辑逻辑等式的接口。

(6)增加监测逻辑等式变化模块，当等式发生改变时，能够启动在线编译。

2.灵活逻辑控制模块实现步骤

(1)在装置主任务中添加灵活逻辑执行函数，确保每次保护模块执行结束后能够执行灵活逻辑控制模块。

(2)以函数指针的形式调用逻辑等式转换后的代码，使得灵活逻辑在CPU中执行。

(3)增加虚拟输出发布处理单元，在灵活逻辑执行结束后，将虚拟输出的结果保存并发布给其他模块。

(4)增加灵活逻辑执行时间统计单元，确保灵活逻辑执行耗费的时间不影响主任务的调度周期。

3.增加灵活逻辑在线监测模块

(1)订阅虚拟输出的结果，保证在每次灵活逻辑执行结束后能够得到实时的执行结果。

(2)实现灵活逻辑在线监测接口，提供给上位机查看逻辑等式执行结果的接口。

4.上位机软件实现

(1)实现灵活逻辑等式编辑界面。

(2)实现灵活逻辑在线监测界面。

图3是软件实现的流程图，具体步骤如下：

1.灵活逻辑模块

(1)实现逻辑等式编译功能，设计灵活操作数(抽象的数据类型，用来表示保护状态、开关量输入状态或是数字量输入状态等)是逻辑等式运行的最小单元，灵活操作数通过逻辑运算门(与、或、非)组成逻辑等式。实现编译功能可以逐行“翻译”逻辑等式，“翻译”后的等式可以被CPU执行。

(2)实现逻辑等式变化监测功能，实现一个任务实时监测当前逻辑等式的变化，如有逻辑等式发生改变，那么将启动重新编译。

(3)实现逻辑等式运算器，实现将“翻译”后的等式运算的功能，并将运算结果保存到输出的灵活操作数中。调整继电保护装置保护周期的调度，将灵活逻辑的运算放在保护运算之后运行。

(4)实现灵活逻辑等式编辑的接口函数，能够让上位机软件将编辑好的逻辑等式下载到继电保护装置中。

2.保护元件化

(1)将原有的保护运算功能拆成每个独立的保护模块，每个保护模块抽象成C++的对象，每个保护对象都有独立的保护运算方法，当继电保护装置调度保护周期时，每一个保护对象运算方法都会得到执行。

(2)将每个保护模块状态作为保护对象的成员，如保护的启动、动作、返回，成员的类型定义为灵活操作数。这样每个保护的状态可以用保护灵活操作数来表示，添加保护逻辑操作数作为灵活逻辑等式中保护输入的基本单元。

3.灵活逻辑在线监测模块

(1)创建一个任务，实时监测逻辑等式的运行结果。当灵活逻辑在运行过程中，能够实时监测各个逻辑等式各个节点的执行情况。

(2)实现灵活逻辑等式运行监测访问的接口函数，能够让上位机软件工具查询逻辑等式的实时运行情况。

4.虚拟输入和虚拟输出

(1)抽象多个虚拟输入，其数据类型为灵活操作数，将虚拟输入的状态和按键或装置通信状态关联，提供配置接口供用户选择，添加虚拟输入灵活操作数作为灵活逻辑的输入。

(2)抽象多个虚拟输出，其数据类型为灵活操作数，将虚拟输出作为保存逻辑等式的结果，实现其不仅可以作为下一个灵活逻辑等式的输入，同样也可以作为灵活逻辑等式的输出。当作为输出使用，建立和开关量输出、数字量输出的关联关系，提供配置接口供用户选择。

5.上位机软件工具的实现

(1)用MFC实现可视化的逻辑设计和编辑工具，建立集成数字电路中的各种逻辑元件，例如：与门、或门、非门、输入、输出、LED显示等，以及基本的绘图工具，例如：直线、文本、矩形、圆形等，根据已经定义好的元件实现拖拽式的逻辑编辑功能，并能将编辑好的逻辑等式下载到继电保护装置中。

(2)用MFC实现可视化逻辑等式状态监控工具，实现用逻辑图显示已经编辑好的逻辑等式。实现当灵活逻辑运行时，在逻辑图上实时显示各个逻辑等式的运行状态。