CN112613691A - 芯片化继电保护通用装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种芯片化继电保护通用装置，涉及电力设备技术领域。该装置，包括多核处理器，该多核处理器包括管理核、保护核、系统内存和前端处理电路，其中，前端处理电路用于接收采集设备采集到的目标电力设备的电力数据，并对电力数据进行数据解析，得到采样值数据，将采样值数据写入系统内存；保护核用于从系统内存中获取采样值数据，并根据采样值数据确定目标电力设备是否存在故障，并在目标电力设备存在故障的情况下，将目标电力设备从电网中断开，并生成故障信息；管理核用于接收故障信息，并根据故障信息生成故障报告。本申请通过高集成度的单芯片将原来多板卡、多CPU的系统，简化为单芯片的装置，解决保护装置架构日趋复杂的问题。
Description
技术领域
本申请涉及电力设备技术领域，特别是涉及一种芯片化继电保护通用装置。
背景技术
继电保护装置是指在电力系统中的电力设备，例如线路、主变压器等发生了故障，危及电力系统安全运行时，通过向所控制的断路器发出跳闸指令以将发生故障的电力设备从电力系统中断开，避免发生故障的电力设备影响到电力系统的安全运行的成套设备。
现有技术中，继电保护装置的结构一般是：在继电保护装置中配置多块板卡，各个板卡之间通过通信总线的方式进行数据传输，每个板卡上配置有CPU处理器，不同的CPU处理器运行预先设置的应用程序来实现数据采样、报文解析、保护运算、管理和上报、跳闸控制等不同功能。
然而，在电力行业，随着对继电保护装置的功能要求越来越多，继电保护装置上设置的板卡数量越来越多，继电保护装置的构架越来越复杂。
发明内容
基于此，本申请实施例提供了一种芯片化继电保护通用装置，将原来多板卡、多CPU的系统，简化为单芯片的装置。
一种芯片化继电保护通用装置，包括多核处理器，多核处理器包括管理核、保护核、系统内存和前端处理电路，其中：
前端处理电路，用于接收采集设备采集到的目标电力设备的电力数据，并对电力数据进行数据解析，得到采样值数据，将采样值数据写入系统内存；
保护核，用于从系统内存中获取采样值数据，并根据采样值数据确定目标电力设备是否存在故障，并在目标电力设备存在故障的情况下，将目标电力设备从电网中断开，并生成故障信息；
管理核，用于接收故障信息，并根据故障信息生成故障报告，故障报告用于指示目标电力设备存在故障。
在本申请的一个实施例中，系统内存包括管理核存储器和保护核存储器和共享存储器，其中：
管理核包括管理模块、通讯模块、报告和录波模块以及日志模块，管理核存储器用于存储管理模块、通讯模块、报告和录波模块以及日志模块产生的数据；
保护核包括定值管理模块、采样计算模块、保护算法模块以及跳闸控制模块，保护核存储器用于存储定值管理模块、采样计算模块、保护算法模块以及跳闸控制模块产生的数据；
共享存储器分别与管理核、保护和以及前端处理电路连接，用于存储需要进行传输的数据。
在本申请的一个实施例中，前端处理电路，还用于在将采样值数据写入系统内存时，更新写指针信息；
保护核，还用于检测写指针信息是否更新，若写指针信息更新，则从系统内存区获取采样值数据。
在本申请的一个实施例中，管理核，还用于检测写指针信息是否更新，若写指针信息更新，则从系统内存区获取采样值数据，并根据采样值数据和故障信息生成故障报告。
在本申请的一个实施例中，采样计算模块，用于对采样值数据进行保护逻辑运算，得到运算结果；
保护算法模块，用于在运算结果异常的情况下，根据运算结果检测故障类型是否为区内故障，若故障类型为区内故障，则确定目标电力设备存在故障。
在本申请的一个实施例中，运算结果包括电流数据和电压数据。
在本申请的一个实施例中，芯片化继电保护通用装置与中断设备连接，其中，
跳闸控制模块，用于在目标电力设备存在故障的情况下，生成跳闸指令，并将跳闸指令发送给中断设备，跳闸指令用于指示中断设备将目标电力设备从电网中断开。
在本申请的一个实施例中，前端处理电路包括对外接口模块、对内接口模块和数据处理模块，其中：
对外接口模块，用于接收采集设备采集到的目标电力设备的电力数据；
数据处理模块，用于对电力数据进行解析，得到采样值数据；
对内接口模块，与共享存储器连接，用于将采样值数据写入共享存储器。
在本申请的一个实施例中，数据处理模块包括多个并行数据处理通道，其中，
数据处理模块还用于通过多个并行数据处理通道对电力数据进行数据解析。
在本申请的一个实施例中，对外接口模块包括千兆以太网接口。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本申请实施例提供的芯片化继电保护通用装置，包括多核处理器，该多核处理器包括管理核、保护核、系统内存和前端处理电路，其中，前端处理电路用于接收采集设备采集到的目标电力设备的电力数据，并对电力数据进行数据解析，得到采样值数据，将采样值数据写入系统内存；保护核用于从系统内存中获取采样值数据，并根据采样值数据确定目标电力设备是否存在故障，并在目标电力设备存在故障的情况下，将目标电力设备从电网中断开，并生成故障信息；管理核用于接收故障信息，并根据故障信息生成故障报告，故障报告用于指示目标电力设备存在故障。本申请实施例通过高集成度的单芯片将原来多板卡、多CPU的系统，简化为单芯片的装置，解决保护装置架构日趋复杂的问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种芯片化继电保护通用装置的框图；
图2为本申请实施例提供的一种多核处理器的架构图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
随着电子信息技术迅猛发展，工业控制类产品越来越多地使用SOPC(英文：SystemOn Programmable Chip，中文：可编程芯片系统)、半定制芯片甚至全定制芯片ASIC(英文：Application Specific Integrated Circuit，中文：集成电路芯片)来实现。以芯片技术为基础，研究基于单一芯片的芯片化继电保护通用装置是本领域的技术热点。
在实际应用中，继电保护系统需要具有以下两个方面的功能，一方面是可以完成高实时性任务，即调度精度达到100us级的保护计算任务，从而能够在电力设备出现故障的情况下，实现快速反应，保证电网系统的安全。另一方面是可以实现多系统服务，从而能够进行人机交互、数据上报、滤波、量测等功能。
基于上述需求，现有技术中，在芯片化继电保护通用装置中配置多块板卡，各个板卡之间通过通信总线的方式进行数据传输，每个板卡上配置有CPU处理器，不同的CPU处理器运行预先设置的应用程序来实现数据采样、报文解析、保护运算、管理和上报、跳闸控制等不同功能。
然而，随着对芯片化继电保护通用装置的功能要求越来越多，芯片化继电保护通用装置上设置的板卡数量越来越多，芯片化继电保护通用装置的构架越来越复杂。
与此同时，随着对芯片化继电保护通用装置的功能要求越来越多，芯片化继电保护通用装置接入的数据量变大，多块板卡共用通信总线的方式使得通信总线上容易发生数据拥堵，导致芯片化继电保护通用装置的即时响应功能下降，无法即时地对电力设备存在的故障进行处理。
基于上述技术问题，本申请实施例提供的芯片化继电保护通用装置，包括多核处理器，该多核处理器包括管理核、保护核、系统内存和前端处理电路，其中，前端处理电路用于接收采集设备采集到的目标电力设备的电力数据，并对电力数据进行数据解析，得到采样值数据，将采样值数据写入系统内存；保护核用于从系统内存中获取采样值数据，并根据采样值数据确定目标电力设备是否存在故障，并在目标电力设备存在故障的情况下，将目标电力设备从电网中断开，并生成故障信息；管理核用于接收故障信息，并根据故障信息生成故障报告，故障报告用于指示目标电力设备存在故障。本申请实施例通过高集成度的单芯片将原来多板卡、多CPU的系统，简化为单芯片的装置，解决保护装置架构日趋复杂的问题。
请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种芯片化继电保护通用装置的框图，该芯片化继电保护通用装置包括多核处理器，该多核处理器包括管理核、保护核、系统内存和前端处理电路。
其中，该多核处理器采用具有非对称异构系统的SOPC芯片，该SOPC芯片具有双核Cortex-A9+FPGA架构，如图2所示，该双核A9ARM处理器上的两个CPU核分别为CORE1和CORE2，其中，CORE1为主核，CORE2为次核。在CORE1上运行BM软件，在CORE2上运行Linux操作系统软件，该多核处理器可以将BM软件可控、高效和硬实时特点和Linux操作系统完备的系统功能、网络功能等相结合。本申请实施例中，CORE1为保护核，用于处理实时业务，CORE2为管理核，用于处理非实时业务。前端处理电路布局在FPGA架构上，系统内存布局在片内高速总线上。
下面对该多核处理器包括管理核、保护核、系统内存和前端处理电路进行分别介绍：
前端处理电路：
本申请实施例中，前端处理电路模块布局在多核处理器的FPGA上，实现的功能为：以太网MAC、网络风暴抑制、SV解析、滤波及插值等计算，主要包含千兆以太网、SV解码、风暴抑制、低通滤波、报文分发、插值同步等前端数据处理模块，其具有的相关特征为：数据处理量大、占用计算资源多、各通道处理逻辑基本一致，可例化性强。
本申请实施例中，前端处理电路用于接收采集设备采集到的目标电力设备的电力数据，并对电力数据进行数据解析，得到采样值数据，将采样值数据写入系统内存。
在实际应用中，采集设备采集到的目标电力设备的电力数据后，会根据预先设定好的数据协议对电力数据进行封装，以形成报文，并将报文发送给前端处理电路。可选的，前端处理单路包括对外接口模块、对内接口模块和数据处理模块，对外接口模块，用于接收采集设备采集到的目标电力设备的电力数据；数据处理模块，用于对电力数据进行解析，得到采样值数据；对内接口模块，与共享存储器连接，用于将采样值数据写入共享存储器。
其中，对外接口模块，例如可以是千兆以太网接口，前端处理电路通千兆网接口接收报文从而获取电力数据，然后通过数据处理模块对报文进行SV报文解码，在经过SV报文解码后得到采样值数据，最后通过对内接口模块，将解析出的采样值数据经过低通、插值处理，将符合保护核要求的采样值数据通过系统内存送往保护核。
可选的，本申请实施例中，数据处理模块包括多个并行数据处理通道，数据处理模块可以通过该多个并行数据处理通道对电力数据进行数据解析。
进一步的，前端处理电路将采样值数据通过系统内存送往保护核的过程包括：
前端处理电路将采样值数据写入系统内存，并更新写指针信息。写指针信息用于表示系统内存中写入了数据，保护核通过检测写指针信息从系统内存中获取采样值数据。
通过前端处理电路可以实现对电力数据进行并行处理，相比于现有技术中，采用软件算法对电力数据进行串行处理的方式，提高了数据处理速度，也因此保证了电力数据的时效性，以便于能够及时地发现电力设备故障。
保护核：
本申请实施例中，保护核用于对实时业务进行处理，其中，实时业务对数据处理实时性要求高，采用BM模式可以较好地保证数据实时性要求。基于此，保护核实现的主要功能包括：保护逻辑、跳闸功能、GOOSE处理等，主要包括GOOSE解析、保护算法、GOOSE开入、跳闸逻辑、GOOSE开出、定制管理等实时应用模块。其具有的相关特征为：采样中断中定时执行，实时性要求高，涉及到不同算法、不同保护原理及逻辑的处理。
本申请实施例中，保护核可以从系统内存中获取采样值数据，根据采样值数据确定目标电力设备是否存在故障，并在目标电力设备存在故障的情况下，将目标电力设备从电网中断开，并生成故障信息。
其中，保护核可以周期性地检测系统内存中的写指针信息是否更新，若写指针信息更新，说明系统内容中写入了新的采样值数据，此时，保护核可以从系统内存种获取采样值数据。
本申请实施例中，保护核在获取采样值数据之后，根据采样值数据确定目标电力设备是否存在故障的过程可以包括以下内容：
保护核包括相互连接的采样计算模块和保护算法模块，其中，采样计算模块可以对采样值数据进行保护逻辑运算，得到运算结果，其中，运算结果包括电流数据和电压数据，电流数据可以包括电流值大小，电流方向、电流幅值等。电压数据可以包括电压幅值、电压大小等。采样计算模块可以根据电流数据和电压数据确定运算结果是否异常。例如若电流数据超过预设电流范围，和/或电压数据超过预设电压范围，则确定运算结果异常。若电流数据在预设电流范围内，且电压数据在预设电压范围内，则确定运算结果正常。
在运算结果异常的情况下，保护算法模块可以根据运算结果检测故障类型是否为区内故障，其中区内故障是指该芯片化继电保护通用装置的保护区内发生的故障。若故障类型为区内故障，说明目标电力设备发生故障，此时确定目标电力设备存在故障。若故障类型不为区内故障，此时，芯片化继电保护通用装置可以不做处理。
进一步的，在确定目标电力设备存在故障的情况下，保护算法模块还需要生成故障信息，并将故障信息给到管理核，通过管理核进行故障上报。
需要说明的是，本申请实施例不对保护算法模块检测故障类型是否为区内故障的具体方法进行限定。
本申请实施例中，芯片化继电保护通用装置与中断设备连接，具体的，保护核的输出接口与中断设备连接，其中，中断设备可以例如是断路器。保护核在目标电力设备存在故障的情况下，将目标电力设备从电网中断开的过程可以包括以下内容：
保护核还包括跳闸控制模块，跳闸控制模块与保护算法模块连接，在保护算法模块确定目标电力设备存在故障的情况下，跳闸控制模块可以生成跳闸指令，并将跳闸指令发送给中断设备，中断设备响应于跳闸指令可以将目标电力设备从电网中断开。
管理核：
本申请实施例中，管理核用于对非实时业务进行处理，主要实现装置管理、装置通讯等功能，管理核可以基于Linux操作系统运行MMS报文、录波、通信、管理等管理通讯类应用程序。其中，非实时业务主要涉及管理、事件、接口、对时、录波等功能，任务实时性要求不高，需调用操作系统服务性资源，实现多任务管理，非实时业务基于操作系统实现，实时性要求不高，多任务管理，数据存量大。
下面，对管理核中应用程序的可扩展性进行说明：
应用软件架构基于管理核中的嵌入式linux多进程设计，进程间通过消息总线和嵌入式数据库引擎建立关联和交互。每个模块设计时作为一个独立的进程存在，独立的模块由主进程模块引导启动，并由主模块管理和监控，各业务进程注册自己的消息集到消息总线引擎，并通过消息总线订阅其他模块的消息，并可通过PTP的消息接口实现实时数据或业务的交互。所有模块数据访问接口全部由数据库引擎支持，可以方便的获取或刷新必要的数据。基于这种架构设计的应用软件平台，给应用模块的植入和更改提供了方便的扩展性。新增功能模块只要通过主进程注册，即可通过消息总线和数据库引擎接入系统。更改功能时，只要将原模块替换即可。
本申请实施例中，管理核接收故障信息，并根据该故障信息生成故障报告，该故障报告用于指示目标电力设备存在故障。
可选的，本申请实施例中，管理核包括管理模块、通讯模块、报告和录波模块以及日志模块。
可选的，本申请实施例中，管理核还可以检测系统内存中的写指针信息是否更新，并在写指针信息更新的情况下，从系统内存中获取采样值数据，并根据采样值数据和故障信息生成故障报告。这样故障报告可以将采样值数据反映给工作人员，以便于工作人员了解当前目标电力设备的故障情况，为工作人员进行故障修复提供参考依据。
系统内存：
本申请实施例中，系统内存包括共享存储器、管理核存储器和保护核存储器。
其中，管理核存储器配置于管理核内，用于存储管理模块、通讯模块、报告和录波模块以及日志模块产生的数据；保护核存储器配置于片内高速总线中，与保护核连接，用于存储定值管理模块、采样计算模块、保护算法模块以及跳闸控制模块产生的数据；共享存储器配置于片内高速总线中，分别与管理核、保护和以及前端处理电路连接，用于存储管理核、保护核以及前端处理电路之间需要进行传输的数据。
其中，前端处理电路将采样值数据写入系统内存，是指将采样值电路写入共享存储器，可选的，共享存储器可以是DDR存储器。
本申请实施例提供的芯片化继电保护通用装置，包括多核处理器，该多核处理器包括管理核、保护核、系统内存和前端处理电路，其中，前端处理电路用于接收采集设备采集到的目标电力设备的电力数据，并对电力数据进行数据解析，得到采样值数据，将采样值数据写入系统内存；保护核用于从系统内存中获取采样值数据，并根据采样值数据确定目标电力设备是否存在故障，并在目标电力设备存在故障的情况下，将目标电力设备从电网中断开，并生成故障信息；管理核用于接收故障信息，并根据故障信息生成故障报告，故障报告用于指示目标电力设备存在故障。本申请实施例通过高集成度的单芯片将原来多板卡、多CPU的系统，简化为单芯片的装置，解决保护装置架构日趋复杂的问题。
下面，对本申请实施例中，多核处理器的工作模式进行说明：
为了提高系统的鲁棒性，该多核处理器采用主从式系统模式，CORE1为主核，CORE2为从核，装置启动阶段先加载CORE1程序，然后加载CORE2程序，对外高速接口由主核控制，低速接口由从核控制，主核会对从程序进行实时监控，如果发现异常，会进行异常程序处理流程。
主从式操作系统有如下特点：
a)主核控制启动过程，主核负责硬件物理校验，代码顺序执行，分配从核运行空间地址。b)主核负责所有任务监控，跟踪从核任务执行情况，控制任务进度及优先级情况。c)主核负责大数据流控制，数据处理完成后交给从核，数据量太大时控制数据流量。
其中，CORE1主核用来负责整个系统诸如中断处理、资源仲裁和任务监控等工作，主核在任何时候都需要管理系统的所有共享资源的情况，然后分配和调度资源，主核控制对外主要数据接口处理，控制数据流量，当从核数据处理延迟时，主核会控制数据流，并发消息给从核。主核还进行任务监控，当从核发生不可恢复的错误时，主核可以对其重新启动。
在上述实施例的基础上，本申请实施例对芯片化继电保护通用装置的多核处理器的启动过程进行说明。
芯片化继电保护通用装置上电后，CORE1先执行芯片固化的Boot ROM程序，加载FSBL(英文：First Stage Boot Loader，中文：第一阶段引导加载程序)，FSBL会让CORE2进入等待状态，然后FSBL会把CORE1的程序APP1和CORE2的程序APP2分别加载到外部DDR存储器中，CORE2仍然处于等待状态，CORE1运行APP1程序，将APP2的程序地址0x00200000写入到内部RAM地址0xfffffff0，并发信号给CORE2，CORE2收到信号后，读取0xfffffff0为0x00200000，程序会调转到0x00200000执行，从而使得CORE2运行正常业务逻辑。
其中，FSBL除BOOT ROM之外的第一个启动程序，提供了一个统一化的启动系统，本申请实施例中，由于多核处理器采用异构软件系统，为了方便开发和维护，对每个内核都建立单独的程序，其中APP1即CORE1的单独的程序，APP2即CORE2的单独的程序。CORE1和CORE2可以独立进行开发和下装，如果有新的需求要增加，可以单独更改程序，并下载执行。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种芯片化继电保护通用装置，其特征在于，包括多核处理器，所述多核处理器包括管理核、保护核、系统内存和前端处理电路，其中：
所述前端处理电路，用于接收采集设备采集到的目标电力设备的电力数据，并对所述电力数据进行数据解析，得到采样值数据，将所述采样值数据写入所述系统内存；
所述保护核，用于从所述系统内存中获取所述采样值数据，并根据所述采样值数据确定所述目标电力设备是否存在故障，并在所述目标电力设备存在故障的情况下，将所述目标电力设备从电网中断开，并生成故障信息；
所述管理核，用于接收所述故障信息，并根据所述故障信息生成故障报告，所述故障报告用于指示所述目标电力设备存在故障。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述系统内存包括管理核存储器和保护核存储器和共享存储器，其中：
所述管理核包括管理模块、通讯模块、报告和录波模块以及日志模块，所述管理核存储器用于存储所述管理模块、所述通讯模块、所述报告和录波模块以及所述日志模块产生的数据；
所述保护核包括定值管理模块、采样计算模块、保护算法模块以及跳闸控制模块，所述保护核存储器用于存储所述定值管理模块、所述采样计算模块、所述保护算法模块以及所述跳闸控制模块产生的数据；
所述共享存储器分别与所述管理核、所述保护和以及所述前端处理电路连接，用于存储需要进行传输的数据。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述前端处理电路，还用于在将所述采样值数据写入所述系统内存时，更新写指针信息；
所述保护核，还用于检测所述写指针信息是否更新，若所述写指针信息更新，则从所述系统内存区获取所述采样值数据。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
所述管理核，还用于检测所述写指针信息是否更新，若所述写指针信息更新，则从所述系统内存区获取所述采样值数据，并根据所述采样值数据和所述故障信息生成所述故障报告。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述采样计算模块，用于对所述采样值数据进行保护逻辑运算，得到运算结果；
所述保护算法模块，用于在所述运算结果异常的情况下，根据所述运算结果检测故障类型是否为区内故障，若所述故障类型为区内故障，则确定所述目标电力设备存在故障。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述运算结果包括电流数据和电压数据。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述芯片化继电保护通用装置与中断设备连接，其中，
所述跳闸控制模块，用于在所述目标电力设备存在故障的情况下，生成跳闸指令，并将所述跳闸指令发送给所述中断设备，所述跳闸指令用于指示所述中断设备将所述目标电力设备从所述电网中断开。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述前端处理电路包括对外接口模块、对内接口模块和数据处理模块，其中：
所述对外接口模块，用于接收采集设备采集到的目标电力设备的电力数据；
所述数据处理模块，用于对所述电力数据进行解析，得到所述采样值数据；
所述对内接口模块，与所述共享存储器连接，用于将所述采样值数据写入所述共享存储器。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块包括多个并行数据处理通道，其中，
所述数据处理模块还用于通过所述多个并行数据处理通道对所述电力数据进行数据解析。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述对外接口模块包括千兆以太网接口。
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113258546A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-08-13 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 芯片级软硬件协同继电保护装置 |
| CN113644619A (zh) * | 2021-10-14 | 2021-11-12 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种基于多核处理芯片的继电保护方法及装置 |
| CN113741998A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-12-03 | 国网河北省电力有限公司检修分公司 | 一种具有多插件的继电保护装置的数据处理系统及方法 |
| CN113872145A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-31 | 贵州电网有限责任公司 | 一种基于新型芯片架构的电力系统继电保护方法和系统 |
| CN114398299A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-26 | 北京四方继保工程技术有限公司 | 一种四核协同测控处理器的数据处理方法及处理器 |
| CN114840247A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-02 | 贵州电网有限责任公司 | 一种芯片级电力智能系统配置方法及装置 |
| WO2022252717A1 (zh) * | 2021-06-02 | 2022-12-08 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 一种实现电力数据处理的同异构混合多核芯片架构 |
| WO2023273405A1 (zh) * | 2021-07-01 | 2023-01-05 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 芯片级继电保护装置和系统 |
| CN116631492A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-22 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种基于多核处理器芯片的继电保护方法及系统 |
| CN117318173A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-29 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 一种应用于大功率级联逆变器的多核异构芯片 |
| CN117743008A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-03-22 | 国家电网有限公司直流技术中心 | 多核处理器故障诊断与异常处理方法、主控板卡及设备 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070180447A1 (en) * | 2006-01-24 | 2007-08-02 | Citrix Systems, Inc. | Methods and systems for interacting, via a hypermedium page, with a virtual machine |
| CN103559095A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-02-05 | 武汉烽火富华电气有限责任公司 | 用于继电保护领域的双核多处理器架构的数据同步方法 |
| CN104391498A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-03-04 | 国家电网公司 | 继电保护装置非侵入测试系统及其测试方法 |
| CN104503782A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-04-08 | 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心 | 一种就地化继电保护装置远程软件升级的方法 |
| CN104810923A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-29 | 江阴长仪集团有限公司 | 基于iec61850规约的智能配用电集成一体化终端 |
| CN106681949A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-17 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 基于一致性加速接口的直接内存操作实现方法 |
| CN108155619A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-06-12 | 长园深瑞继保自动化有限公司 | 继电保护装置多核cpu嵌入式系统处理方法和平台 |
| CN111427840A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-17 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 一种继电保护系统及其专用多核心Soc芯片架构 |
-
2020
- 2020-11-09 CN CN202011238667.7A patent/CN112613691B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070180447A1 (en) * | 2006-01-24 | 2007-08-02 | Citrix Systems, Inc. | Methods and systems for interacting, via a hypermedium page, with a virtual machine |
| CN103559095A (zh) * | 2013-10-30 | 2014-02-05 | 武汉烽火富华电气有限责任公司 | 用于继电保护领域的双核多处理器架构的数据同步方法 |
| CN104391498A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-03-04 | 国家电网公司 | 继电保护装置非侵入测试系统及其测试方法 |
| CN104503782A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-04-08 | 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心 | 一种就地化继电保护装置远程软件升级的方法 |
| CN104810923A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-07-29 | 江阴长仪集团有限公司 | 基于iec61850规约的智能配用电集成一体化终端 |
| CN106681949A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-17 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 基于一致性加速接口的直接内存操作实现方法 |
| CN108155619A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-06-12 | 长园深瑞继保自动化有限公司 | 继电保护装置多核cpu嵌入式系统处理方法和平台 |
| CN111427840A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-17 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 一种继电保护系统及其专用多核心Soc芯片架构 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| XIAOQIANG SHAO 等: "Based on OMAP platform to build the distribution system network of Relay protection devices in coal power", 《2011 INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTERS, COMMUNICATIONS, CONTROL AND AUTOMATION》 * |
| 习伟 等: "基于SOC系统数据交互的保护装置设计", 《电力科学与技术学报》 * |
| 习伟 等: "芯片化保护测控装置方案研究", 《电网与清洁能源》 * |
| 孟新雨: "基于OMAP的供电安全控制系统的设计与开发", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
| 王鑫: "一种基于IEC61850标准的中压继电保护平台的研究及其实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
| 陈俊威: "基于微机保护装置及IEC61850规约的故障录波测距系统", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022252717A1 (zh) * | 2021-06-02 | 2022-12-08 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 一种实现电力数据处理的同异构混合多核芯片架构 |
| CN113258546B (zh) * | 2021-07-01 | 2021-10-22 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 芯片级软硬件协同继电保护装置 |
| US11973338B2 (en) | 2021-07-01 | 2024-04-30 | Digital Grid Res. Inst., China Southern Pwr. Grid | Chip-level software and hardware cooperative relay protection device |
| CN113258546A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-08-13 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 芯片级软硬件协同继电保护装置 |
| WO2023273404A1 (zh) * | 2021-07-01 | 2023-01-05 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 芯片级软硬件协同继电保护装置 |
| WO2023273405A1 (zh) * | 2021-07-01 | 2023-01-05 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 芯片级继电保护装置和系统 |
| CN113741998B (zh) * | 2021-08-16 | 2023-10-20 | 国网河北省电力有限公司检修分公司 | 一种具有多插件的继电保护装置的数据处理系统及方法 |
| CN113741998A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-12-03 | 国网河北省电力有限公司检修分公司 | 一种具有多插件的继电保护装置的数据处理系统及方法 |
| CN113872145A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-31 | 贵州电网有限责任公司 | 一种基于新型芯片架构的电力系统继电保护方法和系统 |
| CN113872145B (zh) * | 2021-09-24 | 2024-01-23 | 贵州电网有限责任公司 | 一种基于新型芯片架构的电力系统继电保护方法和系统 |
| CN113644619A (zh) * | 2021-10-14 | 2021-11-12 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种基于多核处理芯片的继电保护方法及装置 |
| CN114398299A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-26 | 北京四方继保工程技术有限公司 | 一种四核协同测控处理器的数据处理方法及处理器 |
| CN114398299B (zh) * | 2021-12-24 | 2024-05-10 | 北京四方继保工程技术有限公司 | 一种四核协同测控处理器的数据处理方法及处理器 |
| CN114840247A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-02 | 贵州电网有限责任公司 | 一种芯片级电力智能系统配置方法及装置 |
| CN116631492A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-22 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种基于多核处理器芯片的继电保护方法及系统 |
| CN116631492B (zh) * | 2023-07-25 | 2023-09-26 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种基于多核处理器芯片的继电保护方法及系统 |
| CN117318173A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-29 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 一种应用于大功率级联逆变器的多核异构芯片 |
| CN117743008A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-03-22 | 国家电网有限公司直流技术中心 | 多核处理器故障诊断与异常处理方法、主控板卡及设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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