电力二次设备通用平台中间件的构建方法、中间件及装置与流程

本发明涉及电力二次设备地基领域，尤其涉及电力二次设备通用平台中间件的构建方法、中间件以及基于中间件的电力二次设备装置。

背景技术：

1、现代电力系统二次设备基本算法变化相对缓慢，保护、自动化和控制(pac)功能的生命周期往往比pac设备本身的生命周期长很多。但现实中，往往pac设备更新换代时，pac功能也需要同步重新开发，由此引入了大量的成本和产品问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种电力二次设备通用平台中间件的构建方法、中间件以及基于中间件的电力二次设备装置，能使二次设备的开发变得简洁灵活，使二次设备应用从代码开发为主，转变为以逻辑组态开发为主，提高程序的复用性和可移植性。

2、技术方案

3、电力二次设备通用平台中间件的构建方法，其特征在于：首先对电力二次设备的所有控制和传送数据均抽象为元数据，然后针对元数据提出元数据的表达、定位、读和写的四个基本功能，再将元数据映射到实际电力二次设备基本需求的运作，针对元数据进行数据结构的设计，同时提出归一化的读写访问接口。

4、进一步，采用基础元数据和类似plc逻辑组态的方式，组态出功能、插件、视图的具体应用场景实现。

5、一种电力二次设备通用平台中间件，其特征在于：包括数据链路自适应模块，归一化编码模块，归一化读写接口，组态单元以及功能扩展模块。该中间件既可以部署在具体的嵌入式装置上，又可以部署在pc机上进行仿真所见即装置所得的二次开发。

6、进一步，所述电力二次设备的元数据表述结构包括：type，addr，fun，sub，seq，vtype，x共七个成员，其中seq是16比特，其余均为8比特，合计64比特，唯一的表述一个电力二次设备上的元数据，分别表示元数据的类型，地址，功能号，元数据子节点的编号，元数据的编号，vtype表示值类型，x作为动态扩展域。

7、所述电力设备的元数据编码方法为addr.fun.type.seq.sub：其中addr表示元数据所在cpu地址，fun表示该元数据所属功能，type表示该元数据类型，seq表示该元数据的编号，sub表示元数据子节点的编号。

8、所述电力设备的元数据除了带自身的值，还带32个品质位，以及变化时刻t，时间品质tq。

9、进一步，所述组态单元包括逻辑图组态，除了拥有传统plc有的与或非、异或、加减乘除、延时、脉冲等基本图元外，还拥有适用于二次设备的跳闸矩阵、方式字、幅值相角计算、复数计算、有效值计算图元。

10、进一步，任意中间件自带的算法图元，包括基本的与或非逻辑、加减乘除算法以及其他各种数据算法，都能进行重载和定制，从而进一步增强平台扩展能力。

11、所述算法图元包括基本的与或非逻辑图元、基础的有效值计算和常规数据算法。比如可以注册连续交流采样算法图元。这种采样既可以来自于传统的ad采样，也可以来自于其他数据链路输入的连续采样数据，比如9-2报文格式的采样数据。这些算法图元既可以是基础的有效值计算，离散傅里叶变换等常规数据算法，也可以是某种复杂的算法，比如低压过流保护。

12、一种电力二次设备装置，其特征在于，包括如权利要求3～8之一所述的电力二次设备通用平台中间件，以及基于该中间件的二次设备的插件，所述插件包括人机交互插件hmi、运行保护功能的cpu插件、ad采样插件、接收goose报文的光纵插件和io插件，插件之间通过自定义背板总线连接，每个插件上均部署有该中间件。

13、进一步，装置的上电启动过程包括：首先，hmi插件上的平台中间件检测到所有插件模型，根据模型建立与各个插件的数据链路，并对没有cpu的插件进行初始化，如果本插件有逻辑图配置，则启动逻辑图功能，根据应用配置，决定是否启动相关应用；

14、其次，cpu插件上的平台中间件根据插件模型完成对本插件的初始化，并建立起和其它插件的通信链路，然后根据逻辑图组态配置启动逻辑图扫描，如果还有应用算法程序，则启动算法程序；

15、再次，ad采样插件和io插件上的平台中间件根据插件模型完成对本插件的初始化，并建立和其它插件的通信链路，通过归一化的数据服务对外提供数据读写支持；

16、最后，整装置上电完成后，装置系统通过hmi插件对外提供通信服务和人机交互的支持，通过io插件实现继电器和da输出，通过光纵插件实现goose和sv报文输出。

17、一种电力二次设备的仿真装置，其特征在于，包括部署在pc机上的如权利要求3～8之一所述的电力二次设备通用平台中间件，以及部署在pc机上的仿真相应插件，运行后就能在pc机上进行对二次设备的所见即装置所得的仿真开发或仿真测试。基于元数据建模的任意一个数据点，包括基本io数字量和连续采样波形，都可以进行仿真激励，使二次设备开发达到仿真所见即装置所得的效果。

18、有益效果

19、本发明提出了一种电力二次设备通用平台中间件的构建方法、中间件及装置，以抽象元数据的理念进行了数据结构的设计，映射到现实的二次设备基本需求，同时提出了归一化的读写访问接口，从而能组态出功能、插件、视图等具体应用场景；这种归一化设计能使二次设备的开发变得简洁灵活，各种插件基于同样的归一化方法建模，还能使二次设备应用从代码开发为主，转变为以逻辑组态开发为主，提高了程序的复用性和可移植性；同时在硬件还没开始选型时，就可以通过建模来仿真介入，前置验证和开发，降低了开发复杂度，缩短了新产品开发周期，降低了产品维护成本。

技术特征：

1.电力二次设备通用平台中间件的构建方法，其特征在于：首先对电力二次设备的所有控制和传送数据均抽象为元数据，然后针对元数据提出元数据的表达、定位、读和写的四个基本功能，再将元数据映射到实际电力二次设备基本需求的运作，针对元数据进行数据结构的设计，同时提出归一化的读写访问接口。

2.如权利要求1所述的电力二次设备通用平台中间件的构建方法，其特征在于：采用基础元数据和类似plc逻辑组态的方式，组态出功能、插件、视图的具体应用场景实现。

3.一种电力二次设备通用平台中间件，其特征在于：包括数据链路自适应模块，归一化编码模块，归一化读写接口，组态单元以及功能扩展模块。

4.如权利要求3所述的电力二次设备通用平台中间件，其特征在于：所述电力二次设备的元数据表述结构包括：type，addr，fun，sub，seq，vtype，x共七个成员，其中seq是16比特，其余均为8比特，合计64比特，唯一的表述一个电力二次设备上的元数据，分别表示元数据的类型，地址，功能号，元数据子节点的编号，元数据的编号，vtype表示值类型，x作为动态扩展域。

5.如权利要求3所述的电力二次设备通用平台中间件，其特征在于：所述电力设备的元数据编码方法为addr.fun.type.seq.sub：其中addr表示元数据所在cpu地址，fun表示该元数据所属功能，type表示该元数据类型，

6.如权利要求3所述的电力二次设备通用平台中间件，其特征在于：所述电力设备的元数据除了带自身的值，还带32个品质位，以及变化时刻t，时间品质tq。

7.如权利要求3所述的电力二次设备通用平台中间件，其特征在于：所述组态单元包括逻辑图组态，除了拥有传统plc有的与或非、异或、加减乘除、延时、脉冲这些基本图元外，还拥有适用于二次设备的跳闸矩阵、方式字、幅值相角计算、复数计算、有效值计算的图元。

8.如权利要求3所述的电力二次设备通用平台中间件，其特征在于：所述功能扩展模块包括支持传统t型图语言编写的plc程序的运行以及注册各种算法图元。

9.如权利要求8所述的电力二次设备通用平台中间件，其特征在于：任意中间件自带的算法图元，包括基本的与或非逻辑、加减乘除算法以及其他各种数据算法，都能进行重载和定制，从而进一步增强平台扩展能力。

10.一种电力二次设备装置，其特征在于，包括如权利要求3～8之一所述的电力二次设备通用平台中间件，以及基于该中间件的二次设备的插件，所述插件包括人机交互插件hmi、运行保护功能的cpu插件、ad采样插件、接收goose报文的光纵插件、io插件，插件之间通过自定义背板总线连接，每个插件上均部署有该中间件。

11.如权利要求10所述的电力二次设备装置，其特征在于：装置的上电启动过程包括：首先，hmi插件上的平台中间件检测到所有插件模型，根据模型建立与各个插件的数据链路，并对没有cpu的插件进行初始化，如果本插件有逻辑图配置，则启动逻辑图功能，根据应用配置，决定是否启动相关应用；

12.一种电力二次设备的仿真装置，其特征在于，包括部署在pc机上的如权利要求3～8之一所述的电力二次设备通用平台中间件，以及部署在pc机上的仿真相应插件，运行后就能在pc机上进行对二次设备的所见即装置所得的仿真开发或仿真测试。

技术总结
本发明涉及电力二次设备地基领域，提出一种电力二次设备通用平台中间件的构建方法、中间件和装置，首先对电力二次设备的所有控制和传送数据均抽象为元数据，然后针对元数据提出元数据的表达、定位、读和写的四个基本功能，再将元数据映射到实际电力二次设备基本需求的运作，针对元数据进行数据结构的设计，同时提出归一化的读写访问接口；构建的中间件包括数据链路自适应模块，归一化编码模块，归一化读写接口，组态单元以及功能扩展模块；基于中间件的电力二次设备装置包括中间件，以及基于该中间件的二次设备的插件，插件之间通过自定义背板总线连接，每个插件上均部署有该中间件。本发明能使二次设备的开发变得简洁灵活，降低开发复杂度。

技术研发人员：陈超,张宏波,王凯,侍昌江,代志刚,顾玉杰
受保护的技术使用者：思源电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22