CN104333129A - 一种微电网区域保护控制一体化装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微电网区域保护控制一体化装置及其方法，属于微电网保护和控制技术领域。本发明公开的微电网区域保护控制一体化装置，实现了微电网母线及母线所接所有线路区域的保护、测控、电能质量监测一体化技术，其方法根据中断优先级从高到低的顺序，开辟4级中断，并在中断中采用内存无缝切换方法，实现保护的优先级动态分配和不同优先级之间内存资源的切换；并且实现了插件在线检测和智能化配置，基于对插件的插槽位置、数目、种类的实时在线检测，自动完成配置更新，实现了智能化配置。本发明解决了微电网区域保护控制一体化的难题，体现了集约化的设计思想，降低了运行和维护成本，经济环保，智能化程度高，具有良好的应用前景。

Description

一种微电网区域保护控制一体化装置及其方法
技术领域
本发明属于微电网保护和控制技术领域，更准确地说，本发明涉及一种微电网区域保护控制一体化装置及其方法。
背景技术
微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷的高可靠供给。然而，随着微电网的发展，现有的微电网保护控制技术由于每个间隔都需要配置保护、测量、电能质量监测装置，导致设备众多，设计复杂，运行和维护成本过高。因此，研究如何用一个微电网区域保护控制一体化装置实现微电网母线及该母线所接所有线路的区域保护、测控、电能质量监测的全部功能，从而减少装置数量、简化设计，就成为了一个急需解决的问题。
而且，由于微电网规模不同，微电网区域保护控制一体化装置现场所接线路数目不一样。随着功能的集成化和所接线路数目的增大，现有的按照固定顺序在保护中断内完成所有线路的保护计算和逻辑判断的方法，其占用的保护中断时间长，保护出口动作的快速性受到很大影响。因此，在微电网区域保护控制一体化装置的运用中，接入线路数量的增加和保护出口动作快速性之间便构成了一组矛盾。如不能妥善地解决这一矛盾，便不能很好地实现将微电网区域内所有线路区域的保护、测控、电能质量监测功能一体化的目标。
另外，由于微电网区域保护控制一体化装置现场所接线路数目不同，不同的接入线路数目需要不同的配置，由于配置步骤多，不仅调试工作量大，而且容易出现漏配和错配情况，影响装置的运行。如果能对插件的插槽位置、数目、种类进行实时在线检测，并根据插件在线检测的配置情况自动完成配置，且在插件变动时自动完成配置更新，则可以大大降低调试工作量，并且减少了配置错误率，从而提高了装置的可靠性。
发明内容
本发明目的是：克服现有微电网间隔保护控制技术的不足，提供一种微电网区域保护控制一体化装置。该装置能够实现微电网母线及母线所接所有线路区域的保护、测控、电能质量监测功能的一体化，从而减少了装置数量，简化二次回路设计。
同时，为解决微电网区域保护控制一体化装置现场运用中接入的线路数量多和保护出口动作快速性之间的矛盾，本发明提供一种适用于微电网区域保护控制一体化装置的保护优先级动态分配和无缝切换方法，故障启动线路的优先级最高，在1ms优先保护中断内完成启动线路的保护计算和保护逻辑判断，从而保证了保护出口动作的快速性，并采用内存无缝切换方法，实现了不同优先级线路计算内存的无缝切换。该方法根据中断优先级从高到低的顺序，开辟4级中断，并在中断中采用内存无缝切换方法，实现不同线路的优先级动态分配和不同优先级之间内存资源的切换。
同时，为解决微电网区域保护控制一体化装置由于现场所接线路数目不同，装置所配置的插件数目、插槽位置、种类都存在很大不同，使得配置和调试工作量大，并且配置出错率高的问题，本发明还提供一种适用于微电网区域保护控制一体化装置的插件在线检测方法和智能化配置方法。两方法基于插件的在线检测技术，可以对装置所配插件的数目、种类、位置在线检测，并且根据检测结果自动完成配置，实现了智能化配置，从而大幅降低了调试工作量，提高了装置可靠性。
具体地说，本发明公开的微电网区域保护控制一体化装置，是采用以下技术方案实现的：包括机箱和插件，所述机箱中设有总线背板，插件插接在总线背板的插槽中，其中插件包括，电源PWM插件，用于提供装置工作电源及遥信电源；主CPU插件，此插件是装置保护、控制、电能质量监测一体化功能实现主插件，用于完成所有线路的模拟量数据处理、开关量数据处理、保护算法、保护逻辑判断、谐波计算、测量算法、遥信逻辑、遥控逻辑、同期逻辑、电能质量监测逻辑和IEC61850通讯功能；模拟量采集AC插件，用于采集三相母线电压、同期电压和所有线路的三相电流模拟量，将采集的交流模拟量进行滤波 、采样和A/D变换，并通过SPORT接口与主CPU插件进行实时数据信息交互；开入BI插件，用于采集开关量，并将开关量进行遥信处理后，通过CAN总线送到主CPU插件；开出BO插件，用于通过CAN总线接收主CPU插件发送的遥控命令并通过出口继电器实现开出控制；GOOSE插件，包括独立MAC的光纤网络接口，用于接收其它装置的跳闸命令并通过GOOSE发送断路器位置、同期调节状态信息；上述PWM插件与主CPU插件固定在第1号和第2号插槽位置，其余插槽根据实际现场需要进行任意插件配置；AC插件与主CPU插件之间通过SPORT口实现大容量实时数据的传输，各插件间通过CAN总线实现插件信息报文、遥信报文、遥控报文、其它命令报文的传输。
本发明公开的微电网区域保护控制一体化装置的保护优先级动态分配和无缝切换方法，是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：
1）当微电网区域保护控制一体化装置初始化时，在其主CPU插件的RAM区动态分配R1、R2、R3三块存储区；
上述R1存储区为采样值存储区，存储每条线路两个周波的采样数据；
上述R2存储区为内存索引表格存储区，内容包括每条线路的线路编号、采样值存储区首地址指针和当前存储地址指针偏移量，所述采样值存储区首地址指针指向R1存储区对应位置，在上电时完成初始化；
上述R3存储区为优先线路信息存储区，内容包括优先计算的2条线路的线路编号、采样值存储区首地址指针、当前存储地址指针偏移量和保护动作时间计数换算值，所述采样值存储区首地址指针指向R1存储区对应位置；
2）根据中断优先级从高到低的顺序，开辟4级中断，中断时间分别为312.5us、1ms、20ms、50ms；
所述中断1为312.5us采样中断，用于完成微电网区域所有线路的同步采样，并将采样数据存入采样缓冲区；
所述中断2为1ms优先保护中断，用于完成母线电压和2条优先线路的保护计算和保护逻辑判断；
所述中断3为20ms保护中断，用于完成微电网区域所有线路的保护计算和保护逻辑判断；
所述中断4为50ms测控中断，用于完成微电网区域所有线路的遥测逻辑、遥控逻辑、同期逻辑、电能质量逻辑和定时的辅助信息处理逻辑；
3）在中断2内，首先完成母线A、B、C三相电压值的计算和低频、低压、过频、过压保护逻辑的判断；然后检测R3存储区中2条优先线路的编号，如果编号为0，表示没有故障线路，中断返回；否则进入步骤4）；
4）指针指向R3存储区中优先线路1信息，根据线路1采样数据存储区和保护动作时间计数换算值，优先进行线路1的保护计算和保护逻辑判断；进入步骤5）；
5）针指向R3存储区中优先线路2信息，根据线路2采样数据存储区和保护动作时间计数换算值，优先进行线路2的保护计算和保护逻辑判断，完成后中断返回；
6）在中断3内，首先根据R2存储区每条线路的索引信息及R1存储区的采样值，完成线路A、B、C三相电流值的计算和保护逻辑的判断，在计算过程中，如果检测到某条线路电流量大于启动门槛时，置该线路启动标志。所有线路计算完成后，进入步骤7）；
7）检查是否有线路启动标志，如果有，进入步骤8），否则，中断返回；
8）检索该启动线路编号是否与R3存储区中优先线路的线路编号一致，如果不一致，则判断有新线路发生故障，进入步骤9），否则中断返回；
9）根据以下公式计算保护动作时间计数换算值：
M换算 = (T定值 - M启动*20)
其中T定值是保护动作时间时限的整定定值（单位 ms），M启动为在20ms保护中断中保护启动的计数值，20为换算系数，计算所得的M换算即为保护动作时间计数换算值；
10）将该线路的线路编号、采样数据存储区首地址指针、当前采样数据存储地址指针和步骤9）中计算的保护动作时间计数换算值存入R3存储区对应位置。将内存指针无缝切换到该故障线路，则在下一个中断2内，优先完成该故障线路的保护计算和保护逻辑，实现保护优先级的动态分配。
本发明公开的微电网区域保护控制一体化装置的插件在线检测方法，包括以下步骤：
1）在微电网区域保护控制一体化装置的主CPU插件中设置插件配置库和运行配置库，插件配置库用于保存装置的所有插件信息，运行配置库用于保存现场运行装置实际配置的插件信息；
2）在装置运行过程中，主CPU插件定时通过CAN总线与所有插槽的插件进行插件信息的交互；交互过程如下：
2-1）主CPU插件每隔15分钟定时通过CAN总线向所有插槽的插件广播握手报文；
2-2）各插件接收到主CPU插件发送的握手报文后，向主CPU插件发送应答报文，报文内容包括插件所在插槽编号、插件序列号、插件资源以及插件当前状态；
2-3）主CPU插件接如果收到各插件的应答报文，对报文进行解析并存入报文缓冲区，否则循环接收；
2-4）当主CPU插件接收到所有插件的应答报文或者连续三次未收到某插件应答报文后，置报文更新标志=1，进入步骤2-6），否则进入步骤2-5）；
2-5）主CPU插件向未收到应答报文的插件连续发送三次定向握手报文，进入步骤2-4）；
2-6）主CPU插件检测到报文更新标志=1后，将接收到的插件信息与运行配置库中插件信息进行校对；
2-7）如果插件信息与运行配置库中插件信息校对不一致，进入步骤3），否则，判断无插件更新，本次检测流程结束，进入步骤2-1）进行新一轮检测； 
3）主CPU插件将更新的插件信息与装置插件库进行匹配，匹配成功后进入步骤4）；否则告警，告警原因为插件配置错误，进入步骤2-1);
第4）主CPU插件将装置插件库中资源与接收到的插件资源进行校验，如果校验成功，将信息存入主CPU插件的运行配置库，进入步骤5）；如果不成功告警，告警原因为插件校验错误，进入步骤2-1）；
5）将信息存入运行配置库，置配置更新标志=1，报文更新标志=0;
6）装置自动复位，重新初始化。
上述技术方案的进一步特征在于，所述插件配置库和运行配置库保存在主CPU插件的FLASH区中。
本发明公开的微电网区域保护控制一体化装置的智能化配置方法，包括以下步骤：
1）在微电网区域保护控制一体化装置的主CPU插件中设置装置的在线数据库和运行配置库，在线数据库为装置实际运行数据库，包括在线遥测库、在线遥信库、在线遥控库、在线电能质量库、在线保护信息库和在线IEC61850通讯模板库；其中在线遥测库为装置实际运行时的遥测条目信息，在线遥信库为装置实际运行时的遥信条目信息，在线遥控库为装置实际运行时的遥控条目信息，在线电能质量库为装置实际运行时的电能质量条目信息，在线保护信息库为装置实际运行时的保护条目信息，在线IEC61850通讯模板库包括遥测模板库、遥信模板库、遥控模板库、电能质量模板库和保护模板库；运行配置库用于保存现场运行装置实际配置的插件信息；  
2）在初始化过程中，微电网区域保护控制一体化装置的主CPU插件检测配置更新标志是否为1，如果配置更新标志=1，进入步骤3），否则退出本方法；
3）将运行配置库中插件1…..n的遥测信息库内容与装置的在线遥测库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤4），否则进入步骤5）；其中n为实际配置的插件数目；
4）将运行配置库中插件1…..n的遥测信息库内容拷贝到主CPU插件的在线遥测库对应条目，完成在线遥测库更新，置遥测库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤5）；
5）将运行配置库中插件1…..n的遥信信息库内容与装置的在线遥信库条目1…..n 的信息进行比较，如果不一致，进入步骤6），否则进入步骤7）；
6）将运行配置库中插件1…..n的遥信信息库内容拷贝到主CPU插件的在线遥信库对应条目，完成在线遥信库更新，置遥信库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤7）；
7）将运行配置库中插件1…..n的遥控信息库内容与装置的遥控库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤8），否则进入步骤9）；
8）将运行配置库中插件1…..n的遥控信息库内容拷贝到主CPU插件的在线遥控库对应条目，完成在线遥控库更新，置遥控库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤9）；
9）将运行配置库中插件1…..n的保护信息库内容与装置的在线保护信息库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤10），否则进入步骤11）；
10）将运行配置库中插件1…..n的保护信息库内容拷贝到主CPU插件的在线保护信息库对应条目，完成在线保护信息库更新，置保护信息库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤11）；
11）将运行配置库中插件1…..n的电能质量库内容与装置的在线电能质量库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤12），否则进入步骤13）；
12）将运行配置库中插件1…..n的电能质量库内容拷贝到主CPU插件的在线电能质量库对应条目，完成在线电能质量库更新，置电能质量库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤13）；
13）检测遥测库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤14)，否则进入步骤15）；
14）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850遥测模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850遥测模板库，完成在线IEC61850遥测模板更新，所有插件完成更新后，置遥测库更新标志=0，进入步骤15）；
15）检测遥信库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤16)，否则进入步骤17）；
16）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850遥信模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850遥信模板库，完成在线IEC61850遥信模板库更新，所有插件完成更新后，置遥信库更新标志=0，进入步骤17）；
17）检测遥控库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤18)，否则进入步骤19）；
18）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850遥控模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850遥控模板库，完成在线IEC61850遥控模板库更新，所有插件完成更新后，置遥控库更新标志=0，进入步骤19）；
19）检测电能质量库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤20)，否则进入步骤21）；
20）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850电能质量模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850电能质量模板库，完成在线IEC61850电能质量模板库更新，所有插件完成更新后，置电能质量库更新标志=0，进入步骤21）；
21）检测保护信息库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤22),否则进入步骤23）；
22）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850保护模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850保护模板库，完成在线IEC61850保护模板库更新，所有插件完成更新后，置保护信息库更新标志=0，进入步骤23）；
23）置配置更新标志=0，完成本次智能化配置。
上述技术方案的进一步特征在于，所述在线数据库以及运行配置库保存在主CPU插件的FLASH区中。 
本发明的有益效果如下：
本发明公开的微电网区域保护控制一体化装置，体现了集约化的设计思想，能够实现微电网母线及母线所接所有线路区域的保护、测控、电能质量监测功能的一体化，解决了目前按间隔配置保护造成的设备众多的问题，减少了装置数量，简化二次回路设计，降低了运行和维护成本，经济环保，具有良好的应用前景。
本发明公开的适用于微电网区域保护控制一体化装置的保护优先级动态分配和无缝切换方法，根据中断优先级从高到低的顺序，开辟4级中断，故障启动线路的优先级最高，在1ms优先保护中断内完成启动线路的保护计算和保护逻辑判断，从而保证了保护出口动作的快速性，并采用内存无缝切换方法，实现了不同优先级线路计算内存的无缝切换。解决了微电网区域保护控制一体化装置中线路较多带来的占用保护中断时间过长的问题，满足了保护出口动作快速性的要求，从而为更好地实现微电网区域内所有线路区域的保护、测控、电能质量监测一体化提供技术支撑。
本发明公开的适用于微电网区域保护控制一体化装置的插件在线检测方法和智能化配置方法，通过插件在线检测技术，可以实时在线对装置插件进行检测，当插件变动时，自动完成配置更新，整个过程不需要手动配置，解决了手动配置时，由于配置步骤多，不仅花费时间长，而且容易出现漏配和错配问题，大大降低了调试工作量，同时提高了装置可靠性。
附图说明
图1为本发明微电网区域保护控制一体化装置插件配置图。
图2为本发明保护优先级动态分配方法和无缝切换的实现流程图。
图3为本发明插件在线检测方法实现流程图。
图4为本发明智能化配置实现流程图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明的微电网区域保护控制一体化装置的一个实施例，其从左向右共13块插件，插件配置包括电源PWM插件、主CPU插件、模拟量采集AC插件（3块）、GOOSE插件、开入BI插件（4块），开出BO插件（3块）。上述各插件插接在机箱的总线背板的各个插槽上。其中各插件的功能是：
电源PWM插件，用于提供装置工作电源及遥信电源；
主CPU插件，此插件是装置保护、控制、电能质量监测一体化功能实现主插件。用于完成所有线路的模拟量数据处理、开关量数据处理、保护算法、保护逻辑判断、谐波计算、测量算法、遥信逻辑、遥控逻辑、同期逻辑、电能质量监测逻辑和IEC61850通讯功能；
模拟量采集AC插件，用于采集三相母线电压、同期电压和所有线路的三相电流模拟量，将采集的交流模拟量进行滤波 、采样和A/D变换，并通过SPORT接口与主CPU插件进行实时数据信息交互；
开入BI插件，用于采集开关量，并将开关量进行遥信处理后，通过CAN总线送到主CPU插件；
开出BO插件，用于通过CAN总线接收主CPU插件发送的遥控命令并通过出口继电器实现开出控制；
GOOSE插件，包括独立MAC的光纤网络接口，用于接收其它装置的跳闸命令并通过GOOSE发送断路器位置、同期调节状态信息；
上述PWM插件与主CPU插件固定在第1#和第2#槽位置，其余插槽可根据实际现场需要进行任意插件配置。AC插件与主CPU插件之间通过SPORT口实现大容量实时数据的传输，各插件之间通过CAN总线实现插件信息报文、遥信报文、遥控报文、其它命令报文的传输。
如图2所示，本发明提出的保护优先级动态分配和无缝切换方法，其步骤是： 
包括初始化、中断1、中断2、中断3、中断4几个部分。
1）当微电网区域保护控制一体化装置初始化时，在其主CPU插件的RAM区动态分配R1、R2、R3三块存储区；
上述R1存储区为采样数据存储区，存储每条线路两个周波的采样数据；
上述R2存储区为内存索引表格存储区，内容包括每条线路的线路编号、采样值存储区首地址指针（指向R1存储区对应位置）和当前存储地址指针偏移量，在上电时完成初始化；
上述R3存储区为优先线路信息存储区，内容包括优先计算的2条线路的线路编号、采样值存储区首地址指针（指向R1存储区对应位置）、当前存储地址指针偏移量和保护动作时间计数换算值；
2）根据中断优先级从高到低的顺序，开辟4级中断，中断时间分别为312.5us、1ms、20ms、50ms；
所述中断1为312.5us采样中断，用于完成微电网区域所有线路的同步采样，并将采样数据存入采样缓冲区；
所述中断2为1ms优先保护中断，用于完成母线电压和2条优先线路的保护计算和保护逻辑判断；
所述中断3为20ms保护中断，用于完成微电网区域所有线路的保护计算和保护逻辑判断；
所述中断4为50ms测控中断，用于完成微电网区域所有线路的遥测逻辑、遥控逻辑、同期逻辑、电能质量逻辑和定时的辅助信息处理逻辑；
3）在中断1内，完成所有线路的同步采样和采样数据的保存；
4) 在中断2内，首先完成母线A、B、C三相电压值的计算和低频、低压、过频、过压保护逻辑的判断；然后检测R3存储区中2条优先线路的编号，如果编号为0，表示没有故障线路，中断返回；否则进入步骤5）；
5）指针指向R3存储区中优先线路1信息，根据线路1采样数据存储区和保护动作时间计数换算值，优先进行线路1的保护计算和保护逻辑判断；
6）针指向R3存储区中优先线路2信息，根据线路2采样数据存储区和保护动作时间计数换算值，优先进行线路2的保护计算和保护逻辑判断，完成后中断返回；
7）在中断3内，首先根据R2存储区每条线路的索引信息及R1存储区的采样值，完成线路A、B、C三相电流值的计算和保护逻辑的判断，在计算过程中，如果检测到某条线路电流量大于启动门槛时，置该线路启动标志。所有线路计算完成后，进入步骤8）；
8）检查是否有线路启动标志，如果有，进入步骤9），否则，中断返回；
9）检索该启动线路编号是否与R3存储区中优先线路的线路编号一致，如果不一致，则判断有新线路发生故障，进入步骤10），否则中断返回；
10）根据以下公式计算保护动作时间计数换算值：
M换算 = (T定值 - M启动*20)
其中T定值是保护动作时间时限的整定定值（单位 ms），M启动为在20ms保护中断中保护启动的计数值，20为换算系数，计算所得的M换算即为保护动作时间计数换算值；
11）将该线路的线路编号、采样数据存储区首地址指针、当前采样数据存储地址指针和步骤10）中计算的保护动作时间计数换算值存入R3存储区对应位置。将内存指针无缝切换到该故障线路，则在下一个中断2内，优先完成该故障线路的保护计算和保护逻辑，实现了保护优先级的动态分配；
12）在中断4内，完成所有线路的遥测逻辑、遥控逻辑、同期逻辑、电能质量逻辑和定时的辅助信息处理逻辑。
如图3所示，本发明提出的插件在线检测方法，其步骤是：
1）微电网区域保护控制一体化装置的主CPU插件的FLASH区包括两片数据区，一片数据区用于保存装置的所有插件信息，称为插件配置库，另一片数据区用于保存现场运行装置实际配置的插件信息，称为运行配置库；
2）在装置运行过程中，主CPU插件定时通过CAN总线与所有插槽的插件进行插件信息的交互；交互过程如下：
2-1）主CPU插件每隔15分钟定时通过CAN总线向所有插槽的插件广播握手报文；
2-2）各插件接收到主CPU插件发送的握手报文后，向主CPU插件发送应答报文，报文内容包括插件所在插槽编号、插件序列号、插件资源以及插件当前状态；
2-3）主CPU插件接如果收到各插件的应答报文，对报文进行解析并存入报文缓冲区，否则循环接收；
2-4）当主CPU插件接收到所有插件的应答报文或者连续三次未收到某插件应答报文后，置报文更新标志=1，进入步骤2-6），否则进入步骤2-5）；
2-5）主CPU插件向未收到应答报文的插件连续发送三次定向握手报文，进入步骤2-4）；
2-6）主CPU插件检测到报文更新标志=1后，将接收到的插件信息与运行配置库中插件信息进行校对；
2-7）如果插件信息与运行配置库中插件信息校对不一致，进入步骤3），否则，判断无插件更新，本次检测流程结束，进入步骤2-1）进行新一轮检测； 
3）主CPU插件将更新的插件信息与装置插件库进行匹配，匹配成功后进入步骤4）；否则告警，告警原因为X插件配置错误，进入步骤2-1);
第4）主CPU插件将装置插件库中资源与接收到的插件资源进行校验，如果校验成功，将信息存入主CPU插件的运行配置库，进入步骤5）；如果不成功告警，告警原因为X插件校验错误，进入步骤2-1）；
5）将信息存入主CPU插件的运行配置库，置配置更新标志=1，报文更新标志=0;
6）装置自动复位，重新初始化。
如图4所示，本发明提出的智能化配置方法，其步骤是：
1）在微电网区域保护控制一体化装置的主CPU插件中（同样可设置在FLASH区中）设置装置的在线数据库和运行配置库，在线数据库为装置实际运行数据库，包括在线遥测库、在线遥信库、在线遥控库、在线电能质量库、在线保护信息库和在线IEC61850通讯模板库；其中在线遥测库为装置实际运行时的遥测条目信息，在线遥信库为装置实际运行时的遥信条目信息，在线遥控库为装置实际运行时的遥控条目信息，在线电能质量库为装置实际运行时的电能质量条目信息，在线保护信息库为装置实际运行时的保护条目信息，在线IEC61850通讯模板库包括遥测模板库、遥信模板库、遥控模板库、电能质量模板库和保护模板库；运行配置库与在线检测方法中所述的运行配置库为同一数据库，由前述在线检测方法进行更新；
2）在初始化过程中，微电网区域保护控制一体化装置的主CPU插件检测配置更新标志是否为1（该标志由前述插件在线检测流程在检测有插件更新时置1），如果配置更新标志=1，进入步骤3），否则退出本方法；
3）将运行配置库中插件1…..n的遥测信息库内容与装置的在线遥测库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤4），否则进入步骤5）；其中n为实际配置的插件数目；
4）将运行配置库中插件1…..n的遥测信息库内容拷贝到主CPU插件的在线遥测库对应条目，完成在线遥测库更新，置遥测库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤5）；
5）将运行配置库中插件1…..n的遥信信息库内容与装置的在线遥信库条目1…..n 的信息进行比较，如果不一致，进入步骤6），否则进入步骤7）；
6）将运行配置库中插件1…..n的遥信信息库内容拷贝到主CPU插件的在线遥信库对应条目，完成在线遥信库更新，置遥信库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤7）；
7）将运行配置库中插件1…..n的遥控信息库内容与装置的在线遥控库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤8），否则进入步骤9）；
8）将运行配置库中插件1…..n的遥控信息库内容拷贝到主CPU插件的在线遥控库对应条目，完成在线遥控库更新，置遥控库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤9）；
9）将运行配置库中插件1…..n的保护信息库内容与装置的在线保护信息库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤10），否则进入步骤11）；
10）将运行配置库中插件1…..n的保护信息库内容拷贝到主CPU插件的在线保护信息库对应条目，完成在线保护信息库更新，置保护信息库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤11）；
11）将运行配置库中插件1…..n的电能质量库内容与装置的在线电能质量库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤12），否则进入步骤13）；
12）将运行配置库中插件1…..n的电能质量库内容拷贝到主CPU插件的在线电能质量库对应条目，完成在线电能质量库更新，置电能质量库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤13）；
13）检测遥测库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤14)，否则进入步骤15）；
14）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850遥测模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850遥测模板库，完成在线IEC61850遥测模板更新，所有插件完成更新后，置遥测库更新标志=0，进入步骤15）；
15）检测遥信库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤16)，否则进入步骤17）；
16）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850遥信模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850遥信模板库，完成在线IEC61850遥信模板库更新，所有插件完成更新后，置遥信库更新标志=0，进入步骤17）；
17）检测遥控库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤18)，否则进入步骤19）；
18）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850遥控模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850遥控模板库，完成在线IEC61850遥控模板库更新，所有插件完成更新后，置遥控库更新标志=0，进入步骤19）；
19）检测电能质量库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤20)，否则进入步骤21）；
20）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850电能质量模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850电能质量模板库，完成在线IEC61850电能质量模板库更新，所有插件完成更新后，置电能质量库更新标志=0，进入步骤21）；
21）检测保护信息库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤22),否则进入步骤23）；
22）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850保护模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850保护模板库，完成在线IEC61850保护模板库更新，所有插件完成更新后，置保护信息库更新标志=0，进入步骤23）；
23）置配置更新标志=0，完成本次智能化配置。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。 

Claims (6)

1.一种微电网区域保护控制一体化装置，其特征在于，包括机箱和插件，所述机箱中设有总线背板，插件插接在总线背板的插槽中，其中插件包括：
电源PWM插件，用于提供装置工作电源及遥信电源；
主CPU插件，此插件是装置保护、控制、电能质量监测一体化功能实现主插件，用于完成所有线路的模拟量数据处理、开关量数据处理、保护算法、保护逻辑判断、谐波计算、测量算法、遥信逻辑、遥控逻辑、同期逻辑、电能质量监测逻辑和IEC61850通讯功能；
模拟量采集AC插件，用于采集三相母线电压、同期电压和所有线路的三相电流模拟量，将采集的交流模拟量进行滤波 、采样和A/D变换，并通过SPORT接口与主CPU插件进行实时数据信息交互；
开入BI插件，用于采集开关量，并将开关量进行遥信处理后，通过CAN总线送到主CPU插件；
开出BO插件，用于通过CAN总线接收主CPU插件发送的遥控命令并通过出口继电器实现开出控制；
GOOSE插件，包括独立MAC的光纤网络接口，用于接收其它装置的跳闸命令并通过GOOSE发送断路器位置、同期调节状态信息；
上述PWM插件与主CPU插件固定在第1号和第2号插槽位置，其余插槽根据实际现场需要进行任意插件配置；AC插件与主CPU插件之间通过SPORT口实现大容量实时数据的传输，各插件间通过CAN总线实现插件信息报文、遥信报文、遥控报文、其它命令报文的传输。
2.一种适用于权利要求1所述的微电网区域保护控制一体化装置的保护优先级动态分配和无缝切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）当微电网区域保护控制一体化装置初始化时，在其主CPU插件的RAM区动态分配R1、R2、R3三块存储区；
上述R1存储区为采样值存储区，存储每条线路两个周波的采样数据；
上述R2存储区为内存索引表格存储区，内容包括每条线路的线路编号、采样值存储区首地址指针和当前存储地址指针偏移量，所述采样值存储区首地址指针指向R1存储区对应位置，在上电时完成初始化；
上述R3存储区为优先线路信息存储区，内容包括优先计算的2条线路的线路编号、采样值存储区首地址指针、当前存储地址指针偏移量和保护动作时间计数换算值，所述采样值存储区首地址指针指向R1存储区对应位置；
2）根据中断优先级从高到低的顺序，开辟4级中断，中断时间分别为312.5us、1ms、20ms、50ms；
所述中断1为312.5us采样中断，用于完成微电网区域所有线路的同步采样，并将采样数据存入采样缓冲区；
所述中断2为1ms优先保护中断，用于完成母线电压和2条优先线路的保护计算和保护逻辑判断；
所述中断3为20ms保护中断，用于完成微电网区域所有线路的保护计算和保护逻辑判断；
所述中断4为50ms测控中断，用于完成微电网区域所有线路的遥测逻辑、遥控逻辑、同期逻辑、电能质量逻辑和定时的辅助信息处理逻辑；
3）在中断2内，首先完成母线A、B、C三相电压值的计算和低频、低压、过频、过压保护逻辑的判断；然后检测R3存储区中2条优先线路的编号，如果编号为0，表示没有故障线路，中断返回；否则进入步骤4）；
4）指针指向R3存储区中优先线路1信息，根据线路1采样数据存储区和保护动作时间计数换算值，优先进行线路1的保护计算和保护逻辑判断；进入步骤5）；
5）针指向R3存储区中优先线路2信息，根据线路2采样数据存储区和保护动作时间计数换算值，优先进行线路2的保护计算和保护逻辑判断，完成后中断返回；
6）在中断3内，首先根据R2存储区每条线路的索引信息及R1存储区的采样值，完成线路A、B、C三相电流值的计算和保护逻辑的判断，在计算过程中，如果检测到某条线路电流量大于启动门槛时，置该线路启动标志；所有线路计算完成后，进入步骤7）；
7）检查是否有线路启动标志，如果有，进入步骤8），否则，中断返回；
8）检索该启动线路编号是否与R3存储区中优先线路的线路编号一致，如果不一致，则判断有新线路发生故障，进入步骤9），否则中断返回；
9）根据以下公式计算保护动作时间计数换算值：
M换算 = (T定值 - M启动*20)
其中T定值是保护动作时间时限的整定定值（单位 ms），M启动为在20ms保护中断中保护启动的计数值，20为换算系数，计算所得的M换算即为保护动作时间计数换算值；
10）将该线路的线路编号、采样数据存储区首地址指针、当前采样数据存储地址指针和步骤9）中计算的保护动作时间计数换算值存入R3存储区对应位置；将内存指针无缝切换到该故障线路，则在下一个中断2内，优先完成该故障线路的保护计算和保护逻辑，实现保护优先级的动态分配。
3.一种适用于权利要求1所述的微电网区域保护控制一体化装置的插件在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在微电网区域保护控制一体化装置的主CPU插件中设置插件配置库和运行配置库，插件配置库用于保存装置的所有插件信息，运行配置库用于保存现场运行装置实际配置的插件信息；
2）在装置运行过程中，主CPU插件定时通过CAN总线与所有插槽的插件进行插件信息的交互；交互过程如下：
2-1）主CPU插件每隔15分钟定时通过CAN总线向所有插槽的插件广播握手报文；
2-2）各插件接收到主CPU插件发送的握手报文后，向主CPU插件发送应答报文，报文内容包括插件所在插槽编号、插件序列号、插件资源以及插件当前状态；
2-3）主CPU插件接如果收到各插件的应答报文，对报文进行解析并存入报文缓冲区，否则循环接收；
2-4）当主CPU插件接收到所有插件的应答报文或者连续三次未收到某插件应答报文后，置报文更新标志=1，进入步骤2-6），否则进入步骤2-5）；
2-5）主CPU插件向未收到应答报文的插件连续发送三次定向握手报文，进入步骤2-4）；
2-6）主CPU插件检测到报文更新标志=1后，将接收到的插件信息与运行配置库中插件信息进行校对；
2-7）如果插件信息与运行配置库中插件信息校对不一致，进入步骤3），否则，判断无插件更新，本次检测流程结束，进入步骤2-1）进行新一轮检测； 
3）主CPU插件将更新的插件信息与装置插件库进行匹配，匹配成功后进入步骤4）；否则告警，告警原因为插件配置错误，进入步骤2-1);
第4）主CPU插件将装置插件库中资源与接收到的插件资源进行校验，如果校验成功，将信息存入主CPU插件的运行配置库，进入步骤5）；如果不成功告警，告警原因为插件校验错误，进入步骤2-1）；
5）将信息存入运行配置库，置配置更新标志=1，报文更新标志=0;
6）装置自动复位，重新初始化。
4.根据权利要求3所述的适用于权利要求1所述的微电网区域保护控制一体化装置的插件在线检测方法，其特征在于，所述插件配置库和运行配置库保存在主CPU插件的FLASH区中。
5.一种适用于权利要求1所述的微电网区域保护控制一体化装置的智能化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在微电网区域保护控制一体化装置的主CPU插件中设置装置的在线数据库和运行配置库，在线数据库为装置实际运行数据库，包括在线遥测库、在线遥信库、在线遥控库、在线电能质量库、在线保护信息库和在线IEC61850通讯模板库；其中在线遥测库为装置实际运行时的遥测条目信息，在线遥信库为装置实际运行时的遥信条目信息，在线遥控库为装置实际运行时的遥控条目信息，在线电能质量库为装置实际运行时的电能质量条目信息，在线保护信息库为装置实际运行时的保护条目信息，在线IEC61850通讯模板库包括遥测模板库、遥信模板库、遥控模板库、电能质量模板库和保护模板库；运行配置库用于保存现场运行装置实际配置的插件信息； 
2）在初始化过程中，微电网区域保护控制一体化装置的主CPU插件检测配置更新标志是否为1，如果配置更新标志=1，进入步骤3），否则退出本方法；
3）将运行配置库中插件1…..n的遥测信息库内容与装置的在线遥测库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤4），否则进入步骤5）；其中n为实际配置的插件数目；
4）将运行配置库中插件1…..n的遥测信息库内容拷贝到主CPU插件的在线遥测库对应条目，完成在线遥测库更新，置遥测库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤5）；
5）将运行配置库中插件1…..n的遥信信息库内容与装置的在线遥信库条目1…..n 的信息进行比较，如果不一致，进入步骤6），否则进入步骤7）；
6）将运行配置库中插件1…..n的遥信信息库内容拷贝到主CPU插件的在线遥信库对应条目，完成在线遥信库更新，置遥信库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤7）；
7）将运行配置库中插件1…..n的遥控信息库内容与装置的在线遥控库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤8），否则进入步骤9）；
8）将运行配置库中插件1…..n的遥控信息库内容拷贝到主CPU插件的在线遥控库对应条目，完成在线遥控库更新，置遥控库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤9）；
9）将运行配置库中插件1…..n的保护信息库内容与装置的在线保护信息库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤10），否则进入步骤11）；
10）将运行配置库中插件1…..n的保护信息库内容拷贝到主CPU插件的在线保护信息库对应条目，完成在线保护信息库更新，置保护信息库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤11）；
11）将运行配置库中插件1…..n的电能质量库内容与装置的在线电能质量库条目1…..n的信息进行比较，如果不一致，进入步骤12），否则进入步骤13）；
12）将运行配置库中插件1…..n的电能质量库内容拷贝到主CPU插件的在线电能质量库对应条目，完成在线电能质量库更新，置电能质量库更新标志=1，并保存所有更新插件编号，进入步骤13）；
13）检测遥测库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤14)，否则进入步骤15）；
14）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850遥测模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850遥测模板库，完成在线IEC61850遥测模板更新，所有插件完成更新后，置遥测库更新标志=0，进入步骤15）；
15）检测遥信库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤16)，否则进入步骤17）；
16）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850遥信模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850遥信模板库，完成在线IEC61850遥信模板库更新，所有插件完成更新后，置遥信库更新标志=0，进入步骤17）；
17）检测遥控库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤18)，否则进入步骤19）；
18）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850遥控模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850遥控模板库，完成在线IEC61850遥控模板库更新，所有插件完成更新后，置遥控库更新标志=0，进入步骤19）；
19）检测电能质量库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤20)，否则进入步骤21）；
20）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850电能质量模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850电能质量模板库，完成在线IEC61850电能质量模板库更新，所有插件完成更新后，置电能质量库更新标志=0，进入步骤21）；
21）检测保护信息库更新标志是否为1，如果更新标志=1，进入步骤22),否则进入步骤23）；
22）根据保存的更新插件编号，将运行配置库对应插件的IEC61850保护模板库内容拷贝到主CPU插件的在线IEC61850保护模板库，完成在线IEC61850保护模板库更新，所有插件完成更新后，置保护信息库更新标志=0，进入步骤23）；
23）置配置更新标志=0，完成本次智能化配置。
6.根据权利要求5所述的适用于权利要求1所述的微电网区域保护控制一体化装置的智能化配置方法，其特征在于，所述在线数据库以及运行配置库保存在主CPU插件的FLASH区中。
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