CN102647271A - 一种自适应微调整保护中断间隔时间的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应微调整保护中断间隔时间的方法，中央处理单元根据每分钟实际接收到的数据帧数与理论计算帧数相比较，来实时微调中央处理单元的保护中断间隔时间即接收数据的间隔时间，能有效解决直流隔离放大器与中央处理单元之间由于晶振频率偏差等原因所造成的不能够同步一致的影响。

Description

一种自适应微调整保护中断间隔时间的方法

技术领域

本发明涉及一种轨道直流保护系统中自适应微调整保护中断间隔时间的方法，属于电工技术领域。

背景技术

为了保证人身及保护设备的运行安全，轨道直流保护系统一般采取直流隔离放大器与中央处理单元的组合方式来实现。直流隔离放大器与分流器和分压器配合使用，用于电流和电压值的采集，经电气隔离、放大后，通过光纤将数据传送给中央处理单元。如何保证直流隔离放大器与中央处理单元之间数据传输的同步性是整个系统的关键点之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，在轨道直流保护系统中解决直流隔离放大器与中央处理单元之间由于存在晶振频率偏差而造成的同步不一致的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种自适应微调整保护中断间隔时间的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)变量初始化，初始化的数据包括：

N：一帧发送数据的点数；

f：直流隔离放大器AD采集频率；

f_c：中央处理单元的保护中断频率，f_c＝f/N；

ΔT：直流隔离放大器AD采样间隔时间，为1/f秒；

ΔT_p：中央处理单元的保护中断间隔时间ΔT_p＝N*ΔT，为1/f_c秒；

接收数据计数＝接收数据计数寄存器的值；

同时，数据FIFO(First Input First Output，先入先出队列)区复位；每分钟接收数据帧数清0；各个采样缓冲区初始化清0，

2)接收数据并统计每分钟的数据接收帧数：在整分的时候，将计数器的值存放在缓冲区，同时计数器清0，至少存放3点即3分钟的帧计数；

3)对接收的数据进行保护逻辑判断：如果该中断接收到新数据，则进行保护逻辑判断；否则该中断不进行保护逻辑判断；

4)自适应微调整保护中断间隔时间：若连续3分钟的统计帧数与理论计算帧数相比较，存在偏差，则根据统计帧数调整中央处理单元的保护中断间隔时间，即接收数据的间隔时间ΔT_p。

前述的一种自适应微调整保护中断间隔时间的方法，其特征在于，在所述步骤4)中，调整中央处理单元的保护中断间隔时间方法如下：

如果(理论计算帧数+5)＞统计帧数＞理论计算帧数，证明直流隔离放大器发送频率快于中央处理单元的接收频率，则通过提高中央处理单元的接收频率，即缩短中央处理单元的保护中断间隔时间ΔT_p，来保证中央处理单元能够及时接收并处理新采集的数据，防止经常丢数据或不能及时处理数据的情况，从而影响保护的实际性能；

如果(理论计算帧数-5)＜统计帧数＜(理论计算帧数-2)，证明直流隔离放大器发送频率慢于中央处理单元的接收频率，则通过降低中央处理单元的接收频率，即增大中央处理单元的保护中断间隔时间ΔT_p，以保证中央处理单元每个保护中断内都能接收数据，防止经常出现中断内无新数据的情况，从而影响保护的动作性能；

如果统计帧数≥(理论计算帧数+5)或者统计帧数≤(理论计算帧数-5)，则认为隔离放大器与中央处理单元的通讯存在异常，瞬时闭锁保护，延时告警。

本发明所达到的有益效果：本发明方法在以直流隔离放大器发送数据频率与中央处理单元接收数据频率理论上是同步一致的为前提的基础上，中央处理单元根据每分钟实际接收到的数据帧数与理论计算帧数相比较，来实时微调中央处理单元的保护中断间隔时间即接收数据的间隔时间，能有效解决直流隔离放大器与中央处理单元之间由于晶振频率偏差等原因所造成的不能够同步一致的影响。试验测试表明，轨道直流保护经本发明的方法处理后，定值精度、动作时间和稳定性完全满足轨道直流保护系统的要求。

附图说明

图1为实现本发明的一套轨道直流保护系统示意图；

图2为实现本发明的自适应微调整保护中断间隔时间的流程图。

具体实施方式

本发明提出来的自适应微调整保护中断间隔时间的方法的前提是直流隔离放大器发送数据的间隔时间与中央处理单元的保护中断间隔时间理论上必须是同步一致的，本例介绍我们已经实现的轨道直流保护系统，包括硬件配置和软件流程。

轨道直流保护系统如图1所示，包括分压模块、分流模块、隔离放大器、中央处理单元及其他辅助功能模块。

在实际运行中，通过分流器将电流信号转为0-300mV的小信号，通过分压器将电压信号转为0-3V的小信号，小信号接入直流隔离放大器，直流隔离放大器内部通过放大回路将小信号转换为5V以内的电压信号，然后通过AD采集回路对其进行滤波、数模转换，然后将采集好的数据打包通过光纤发送给中央处理单元，中央处理单元通过保持与直流隔离放大器发送频率一致的间隔来接收数据，并对接收的数据进行及时数据处理和保护逻辑判断。

本发明所提出的微调整保护中断间隔时间的方法主要体现于运行在中央处理单元的DSP内部的软件上，软件的流程框图如图2所示。

数据传输规约：接收数据通过先进先出的FIFO缓存区的设计方式来实现，具体规约如下表1和表2所示，表1为各寄存器地址，表2为接收状态寄存器bit位。

表1

Name	Address	Width	Access	Description
					Receiver Data Buffer Register	8′h00	16	R	接收数据帧FIFO
Receiver Cal Register	8′h02	16	R	接收数据帧计数寄存器
					Receiver Status Register	8′h04	6	R	接收状态寄存器
Receiver Reset Register	8’hFF		W	接收复位寄存器

表2

表3

数据传输流程：

直流隔离放大器：对小信号输入数据进行等间隔ΔT采集，然后每N*ΔT时间，将N点的采集数据一次打包发送给中央处理单元；

中央处理单元：保护中断间隔时间为ΔT_p，在保护中断内完成对数据接收(隔离放大器发送过来的)和相应的保护功能。

自适应微调整的方法包括以下步骤：

1.初始化，初始化的数据包括：

a.N：一帧发送数据的点数，本例N＝5，表示每采集5点，发送一次；

b.f：直流隔离放大器AD采集频率，f＝10000Hz；

c.f_c：中央处理单元的数据接收频率，f_c＝2000Hz；

d.ΔT：直流隔离放大器AD采样时间间隔，初始值为0.1ms，本例中隔离放大器主频为50MHz，则0.1ms相当于5000个tick，ΔT＝5000；

e.ΔT_p：中央处理单元的保护中断间隔时间，初始值为0.5ms，本例中中央处理单元主频为50MHz，则0.5ms相当于25000个tick，即ΔT_p＝25000；

f.数据FIFO区复位清空；

g.每分钟接收数据帧数清0，即g_wDataPack_Cnt＝0；

h.各个采样缓冲区初始化清0；

i.初始化各定值及配置参数，如A/D通道系数；

2.在保护中断内，依次执行如下环节：

21)获取新的数据，步骤如下

211)先通过接收状态寄存器判断数据FIFO区是否数据满、数据溢出、CRC码错，如果出错则直接复位FIFO区；

212)通过接收状态寄存器判断数据FIFO区是否为空，如果数据为空，则认为此中断还没有接收到数据，不读取数据；如果数据区非空，则读取FIFO区数据，且1分钟接收计数器g_wDataPack_Cnt自动加1；该计数器在时钟整分翻转时将值存入计数缓存区，同时该值清0，计数缓存区大小为3；每个中断内最多读取2个帧的数据，每读一帧数据前都必须判断数据FIFO区是否为空。

213)对数据进行判断解析，通过数据帧的帧计数、效验码及测试值进行效验，如果出错超出一定的程度，则进行FIFO区复位处理；如果一切正常，则将数据存放在保护采样值循环缓存区，采样缓存区内寻址指针g_pwSam_Cnt++，如果大于g_pwSam_Cnt＞200，则g_pwSam_Cnt清0；

22)用新接收的数据进行保护逻辑判断：如果该中断接收到新数据，则进行保护逻辑判断；否则该中断不进行保护逻辑判断；

23)根据新统计的接收数据帧来进行中断间隔时间微调整，调整方法如下：

若连续3分钟的统计帧数理论计算帧数相比较，存在较小偏差，则根据统计帧数适当微调整中央处理单元的保护中断间隔时间即接收数据的间隔时间ΔT_p。

本例中每分钟接收数据的理论计算帧数为12000。

如果12005＞统计帧数P＞12000，表明直流隔离放大器发送频率快于中央处理单元的接收频率，则需提高中央处理单元的接收频率，即缩短中央处理单元的接收中断间隔时间ΔT_p，ΔT_p＝ΔT_p-(P-12000)*2；

如果11995＜统计帧数P＜11998，表明直流隔离放大器发送频率慢于中央处理单元的接收频率，则需降低中央处理单元的接收频率，即增大中央处理单元的接收中断间隔间ΔT_p，ΔT_p＝ΔT_p+(12000-P)*2；

如果统计帧数P≥12005或者统计帧数P≤11995，表明直流隔离放大器与中央处理单元的通讯存在异常，瞬时存闭锁保护，延时告警。

通过计算可以得出ΔT_p变动1，则一个中断即0.5ms相差1个tick，则1分钟相当于1*2*1000*60＝12000个tick，如果变动2，则相当1分钟24000个tick。

上述微调整保护中断间隔时间的方法在轨道直流稳态和暂态过程中均可取得理想的效果，并且便于在以DSP为核心CPU的中央处理单元中实现，用于保护中断间隔时间的微调整，经调整后的轨道直流保护系统在可靠性、灵敏性和稳定性方面完全满足轨道直流保护系统的要求。

以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自适应微调整保护中断间隔时间的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)变量初始化，初始化的数据包括：

N：一帧发送数据的点数；

f：直流隔离放大器AD采集频率；

f_c：中央处理单元的保护中断频率，f_c＝f/N；

ΔT：直流隔离放大器AD采样间隔时间，为1/f秒；

ΔT_p：中央处理单元的保护中断间隔时间ΔT_p＝N*ΔT，为1/f_c秒；

接收数据计数＝接收数据计数寄存器的值；

同时，数据FIFO区复位；每分钟接收数据帧数清0；各个采样缓冲区初始化清0；

2)接收数据并统计每分钟的数据接收帧数：在整分的时候，将计数器的值存放在缓冲区，同时计数器清0，至少存放3点即3分钟的帧计数；

3)对接收的数据进行保护逻辑判断：如果该中断接收到新数据，则进行保护逻辑判断；否则该中断不进行保护逻辑判断；

4)自适应微调整保护中断间隔时间：若连续3分钟的统计帧数与理论计算帧数相比较，存在偏差，则根据统计帧数调整中央处理单元的保护中断间隔时间，即接收数据的间隔时间ΔT_p。

2.根据权利要求1所述的一种自适应微调整保护中断间隔时间的方法，其特征在于，在所述步骤4)中，调整中央处理单元的保护中断间隔时间方法如下：

如果(理论计算帧数+5)＞统计帧数＞理论计算帧数，证明直流隔离放大器发送频率快于中央处理单元的接收频率，则通过提高中央处理单元的接收频率，即缩短中央处理单元的保护中断间隔时间ΔT_p，来保证中央处理单元能够及时接收并处理新采集的数据；

如果(理论计算帧数-5)＜统计帧数＜(理论计算帧数-2)，证明直流隔离放大器发送频率慢于中央处理单元的接收频率，则通过降低中央处理单元的接收频率，即增大中央处理单元的保护中断间隔时间ΔT_p，以保证中央处理单元每个保护中断内都能接收数据；

如果统计帧数≥(理论计算帧数+5)或者统计帧数≤(理论计算帧数-5)，则认为隔离放大器与中央处理单元的通讯存在异常，瞬时闭锁保护，延时告警。

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