CN113690836A - 芯片化继电保护装置和方法 - Google Patents

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CN113690836A CN202110953885.7A CN202110953885A CN113690836A CN 113690836 A CN113690836 A CN 113690836A CN 202110953885 A CN202110953885 A CN 202110953885A CN 113690836 A CN113690836 A CN 113690836A
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李肖博
于杨
陈军健
陶伟
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Abstract

本申请涉及一种芯片化继电保护装置和方法。所述装置包括：控制芯片；控制芯片上集成了至少一个控制单元和至少两个逻辑算法电路；控制单元，用于接收逻辑算法映射配置指令，根据逻辑算法映射配置指令搭建目标组合电路；目标组合电路包括至少两个逻辑算法电路；控制单元，用于将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元；控制单元，用于根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果。采用本方法能够通过软件硬件协同机制，对多通道输入的多元电气化参量同步处理，提高了故障检测效率。

Description

芯片化继电保护装置和方法
技术领域
本申请涉及继电保护技术领域，特别是涉及一种芯片级软硬协同继电保护装置和方法。
背景技术
随着电力系统的不断发展，对于电力系统中的继电保护显得尤为重要。电力系统的继电保护是当电力系统发生故障或不正常运行时，迅速而有选择性地切除故障元件或线路，从而保证电力系统其他非故障元件或线路能够安全可靠的运行。
传统的继电保护技术是继电保护装置对采集到的电力信号通过软件程序进行计算，确定电力系统中发生故障的元件或线路，进而切除故障元件或线路。
然而，传统的继电保护技术，存在故障检测效率低的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高故障检测效率的芯片接软硬协同继电保护装置和方法。
第一方面，本申请提供一种继电保护装置，该装置包括：控制芯片；控制芯片上集成了至少一个控制单元和至少两个逻辑算法电路；
控制单元，用于接收逻辑算法映射配置指令，根据逻辑算法映射配置指令搭建目标组合电路；目标组合电路包括至少两个逻辑算法电路；逻辑算法配置指令包括：各逻辑算法电路对应的标识、各逻辑算法电路输入端标识、各逻辑算法电路的输出端标识；
控制单元，用于将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元；
控制单元，用于根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果。
在其中一个实施例中，目标组合电路包括：采样值处理电路、电气参量计算电路、保护逻辑电路；
控制单元，用于将被保护电气设备的采集信号传输至采样值处理电路进行采样处理，并将采样处理后的采集信号传输至电气参量计算电路后，获取电气参量计算电路输出的中间参数数据，并根据中间参数数据计算故障特征参量；
控制单元，用于将故障特征参量传输至保护逻辑电路中，以使保护逻辑电路根据故障特征参量确定电气设备故障结果。
在其中一个实施例中，采样值处理电路包括信号同步电路；电气参量计算电路包括半周傅里叶算法电路；采集信号包括：被保护电气设备的电压和电流；故障特征参量包括：功率参量值；
控制单元，用于各电压和电流传输至信号同步电路进行信号同步，并将同步后的电压和电流信号传输至半周傅里叶算法电路后，获取半周傅里叶算法电路输出的n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn；
控制单元，用于根据实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn，计算功率参量值。
在其中一个实施例中，保护逻辑电路包括比较器；
控制单元，用于将功率参量值传输至比较器中与预设参数阈值进行比较，若功率参量值大于预设参数阈值，确定电气设备故障结果为被保护电气设备故障。
在其中一个实施例中，采样值处理电路包括：Karenbauer变换电路；电气参量计算电路包括S变换电路；采集信号包括：被保护电气设备的电流行波信号；故障特征参量包括：被保护电气设备的综合相关系数；
控制单元，用于在电流行波信号传输至Karenbauer变换电路进行Karenbauer变换，得到电流行波零模分量，并将电流行波零模分量传输至S变换电路后，获取S变换电路输出的被保护电气设备的时频域矩阵；
控制单元，用于根据时频域矩阵确定被保护电气设备的综合相关系数。
在其中一个实施例中，保护逻辑电路包括：定值比较算法电路；
控制单元，用于将被保护电气设备的综合相关系数传输至定值比较算法电路中，以确定被保护电气设备中综合相关系数最小的线路，并判断综合相关系数最小的线路的极性是否与其他线路的极性相反，若相反，则确定被保护电气设备的故障检测结果为综合相关系数最小的线路故障。
第二方面，本申请提供一种继电保护方法，该方法包括：
接收逻辑算法映射配置指令，根据逻辑算法映射配置指令搭建目标组合电路；目标组合电路包括至少两个逻辑算法电路；逻辑算法配置指令包括：各逻辑算法电路对应的标识、各逻辑算法电路输入端标识、各逻辑算法电路的输出端标识；
将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元；
根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果。
在其中一个实施例中，目标组合电路包括：采样值处理电路、电气参量计算电路、保护逻辑电路；
将被保护电气设备的采集信号传输至采样值处理电路进行采样处理，并将采样处理后的采集信号传输至电气参量计算电路后，获取电气参量计算电路输出的中间参数数据，并根据中间参数数据计算故障特征参量；
将故障特征参量传输至保护逻辑电路中，以使保护逻辑电路根据故障特征参量确定电气设备故障结果。
在其中一个实施例中，采样值处理电路包括信号同步电路；电气参量计算电路包括半周傅里叶算法电路；采集信号包括：被保护电气设备的电压和电流；故障特征参量包括：功率参量值；将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元，包括：
在各电压和电流传输至信号同步电路进行信号同步后，并将同步后的电压和电流信号传输至半周傅里叶算法电路后，获取半周傅里叶算法电路输出的n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn；
根据实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn，计算功率参量值。
在其中一个实施例中，保护逻辑电路包括比较器；根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果，包括：
将功率参量值传输至比较器中与预设参数阈值进行比较，若功率参量值大于预设参数阈值，确定电气设备故障结果为被保护电气设备故障。
在其中一个实施例中，采样值处理电路包括：Karenbauer变换电路；电气参量计算电路包括S变换电路；采集信号包括：被保护电气设备的电流行波信号；故障特征参量包括：被保护电气设备的综合相关系数；将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元，包括：
在电流行波信号传输至Karenbauer变换电路进行Karenbauer变换，得到电流行波零模分量，并将电流行波零模分量传输至S变换电路后，获取S变换电路输出的被保护电气设备的时频域矩阵；
根据时频域矩阵确定被保护电气设备的综合相关系数。
在其中一个实施例中，保护逻辑电路包括：定值比较算法电路；根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果，包括：
将被保护电气设备的综合相关系数传输至定值比较算法电路中，以确定被保护电气设备中综合相关系数最小的线路，并判断综合相关系数最小的线路的极性是否与其他线路的极性相反，若相反，则确定被保护电气设备的故障检测结果为综合相关系数最小的线路故障。
第三方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第二方面任一项实施例中方法的步骤。
上述继电保护装置、方法和存储介质，由于继电保护装置包括：控制芯片；控制芯片上集成了至少一个控制单元和至少两个逻辑算法电路；控制单元接收逻辑算法映射配置指令，根据逻辑算法映射配置指令搭建包括至少两个逻辑算法电路的目标组合电路；控制单元将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元；控制单元根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果。其中，逻辑算法配置指令包括：各逻辑算法电路对应的标识、各逻辑算法电路输入端标识、各逻辑算法电路的输出端标识，能够确定在不同继电保护场景中需要应用的硬件算法电路，并确定各硬件算法电路的输入输出，在需要进行故障检测时进行快速的检测。并且，该继电保护装置能够通过软件硬件协同机制，避免软件程序确定继电保护场景下的电气设备故障结果时各个程序之间的中断机制造成的响应速度慢，而相关数据处理通过硬件集成电路处理响应时间快，进而提高了继电保护装置的故障检测效率。同时，该继电保护装置能够以并行的多个硬件逻辑电路实现控制保护逻辑，对多通道输入的多元电气化参量实时同步处理，突破传统软件数据处理算法依赖控制单元主频速率、中断响应时间、串行计算、顺序执行的技术限制，提高了数据处理速度，降低了保护动作响应时间。
附图说明
图1为一个实施例中继电保护装置的结构示意图；
图2为一个实施例中目标组合电路的结构示意图；
图3为一个实施例中继电保护方法的流程示意图；
图4为另一个实施例中继电保护方法的流程示意图；
图5为另一个实施例中继电保护方法的流程示意图；
图6为另一个实施例中继电保护方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，图1为芯片化继电保护装置的示意图，如图1所示，提供了一种芯片化继电保护装置，该装置包括：控制芯片101；控制芯片上集成了至少一个控制单元1011和至少两个逻辑算法电路1012；
控制单元，用于接收逻辑算法映射配置指令，根据逻辑算法映射配置指令搭建目标组合电路；目标组合电路包括至少两个逻辑算法电路；逻辑算法配置指令包括：各逻辑算法电路对应的标识、各逻辑算法电路输入端标识、各逻辑算法电路的输出端标识；
控制单元，用于将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元；
控制单元，用于根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果。
其中，控制单元可以采用微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)芯片实现，也可以采用DSP(Digital Signal Processing)芯片实现，或者，也可以采用现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)芯片等，在此不加以限制。逻辑算法电路为具备逻辑算法的硬件集成电路，例如，采样值处理电路、电气参量计算电路、保护逻辑电路、信号采集电路、时间管理电路等，在此不加以限制。控制芯片可以由具备多个控制单元与多个逻辑算法电路组成的一个芯片。
具体地，芯片化继电保护装置可以应用于不同的继电保护应用场景，进行不同的继电保护。其中，可以包括小电流接地系统保护场景、高频暂态保护场景、母线保护场景、发电机保护场景、变压器保护场景等，在此不加以限制。
当芯片化继电保护装置确定应用于一个继电保护场景后，控制单元可以预先接收携带各逻辑算法电路对应的标识、各逻辑算法电路输入端标识、各逻辑算法电路的输出端标识的逻辑算法映射配置指令，根据逻辑算法映射配置指令中各个逻辑算法对应的标识以及逻辑算法电路输入端标识、逻辑算法电路的输出端标识，确定该继电保护场景中的多个逻辑算法电路构成的目标组合电路。可选地，芯片化继电保护装置能够预先确定应用于多个继电保护场景中，根据多个不同的逻辑算法映射配置指令构建多个不同的目标组合电路，形成针对不同继电保护场景的逻辑硬件电路阵列，可以根据不同的数据信号传入不同的目标组合电路中，同时可以进行多个数据并行处理。控制单元可以将采集信号传输至多个目标组合电路中，分别按照组成各个目标组合电路的逻辑算法电路的顺序，按照各逻辑算法电路设定好的输入输出传输至对应的逻辑算法电路中，得到被保护电气设备的不同故障特征参量并传输至控制单元。其中，采集信号可以包括线路的电压、电流、电流行波信号、功率等，在此不加以限制。例如，当前的应用场景为小电流基地系统保护场景，则用户可以发送具有信号同步电路标识、半周傅里叶算法电路标识的逻辑算法映射配置指令至控制单元，根据逻辑算法映射配置指令构建由信号同步电路、半周傅里叶算法电路组成的目标组合电路。控制单元可以将采集到的被保护电气设备的电压信号、电流信号输入至信号同步电路中进行同步，当同步完成后直接将同步后的电压信号、电流信号传输至对应的半周傅里叶算法电路中，进一步计算电压分量、电流分量，将电压分量、电流分量传输至控制单元计算被保护电气设备的故障特征参量。
控制单元接收到经过不同目标组合电路得出的故障特征参量后，对不同的故障特征参量进一步计算，确定线路故障检测结果。还可以是控制单元接收到经过不同目标组合电路得出的故障特征参量后，对故障特征参量进一步计算，将计算后的结果再次输入对应的多个计算不同故障特征参量硬件比较电路中，通过硬件比较电路确定多条被保护电气设备故障检测结果以实现不同场景的应用保护，在此不加以限制。
在本实施例中，由于继电保护装置包括：控制芯片；控制芯片上集成了至少一个控制单元和至少两个逻辑算法电路；控制单元接收逻辑算法映射配置指令，根据逻辑算法映射配置指令搭建包括至少两个逻辑算法电路的目标组合电路；控制单元将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元；控制单元根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果。其中，逻辑算法配置指令包括：各逻辑算法电路对应的标识、各逻辑算法电路输入端标识、各逻辑算法电路的输出端标识，能够确定在不同继电保护场景中需要应用的硬件算法电路，并确定各硬件算法电路的输入输出，在需要进行故障检测时进行快速的检测。并且，该继电保护装置能够通过软件硬件协同机制，避免软件程序确定继电保护场景下的电气设备故障结果时各个程序之间的中断机制造成的响应速度慢，而相关数据处理通过硬件集成电路处理响应时间快，进而提高了继电保护装置的故障检测效率。同时，该继电保护装置能够以并行的多个硬件逻辑电路实现控制保护逻辑，对多通道输入的多元电气化参量实时同步处理，突破传统软件数据处理算法依赖主频速率、中断响应时间、串行计算、顺序执行的技术限制，提高了数据处理控制单元速度，降低了保护动作响应时间。
上述实施例对芯片化继电保护装置进行了说明，在搭建目标组合电路时，可以采用不同种类的逻辑算法电路，现以一个实施例对芯片化继电保护装置进一步说明，在一个实施例中，如图2所示，目标组合电路21包括：采样值处理电路211、电气参量计算电路212、保护逻辑电路213；
控制单元22，用于将被保护电气设备的采集信号传输至采样值处理电路进行采样处理，并将采样处理后的采集信号传输至电气参量计算电路后，获取电气参量计算电路输出的中间参数数据，并根据中间参数数据计算故障特征参量；
控制单元22，用于将故障特征参量传输至保护逻辑电路中，以使保护逻辑电路根据故障特征参量确定电气设备故障结果。
其中，芯片化继电保护装置中，可以包括的逻辑算法电路中，可以分为三类，分别为采样值处理电路、电气参量计算电路、保护逻辑电路，并且由这三类逻辑算法电路搭建目标组合电路。采样值处理电路的主要功能为通过ADC采样模块获得电压电流值。实现采样值处理功能的纳米级电力继电器集成电路模块由本地ADC采样模块、以太网SV接收模块、采样值报文组织模块和采样值报文发送模块四个部分组成，各模块具体功能描述如下。(1)本地ADC采样模块：可接入2组模拟量，每组模拟量含24路模拟量通道，支持输出ADC采集的原始数据和一次线性插值后的数据。由于各个通道上送的采样值报文到达保护装置的时刻是不均匀的且有先后顺序。所以根据先等后(快等慢)的原则，缓存一定数量的采样值报文以计算获得相同采样时间的采样点数据。采样值处理类纳米继电器具备集成了采样值同步算法的纳米级硬件电路，通过一阶拉格朗日插值算法(一阶线性插值)计算出插值触发时刻的采样值，把多个通道的采样值进行同步，可实现多通道采样值相位一致的功能。ADC采样数据需进行有符号数扩展为32位有符号数，再按照分组采用多间隔采样值报文格式进行上送。(2)以太网SV接收模块：支持IEC61850-9-2采样值报文单网或双网接入方式，用于点对点或组网方式下接收上送的IEC61850-9-2采样值报文，并根据配置对报文进行过滤和采样值处理。(3)采样值报文组织模块：用于定期上送经过插值或序号同步处理后的采样值数据，并与其他状态信息按照要求组合成总线内部采样值报文传送给其他节点。电气参量计算类纳米继电器用于实现对采集输入的周期性电气信号中基波分量、直流分量和各整数次谐波分量的提取。电气参量计算电路主要构建了实现特定算法的硬件电路模块，将传统微机保护算法的软件计算变为纳米级硬件电路计算。实现的硬件算法包括：半周傅里叶基波运算、全周傅里叶基波运算、最小二乘滤波算法、卡尔曼滤波算法以及直流分量计算算法。这些算法具有良好的滤波特性，可以从非正弦信号中直接计算出基波及其各次谐波的特征量。保护逻辑电路通过搭建组合逻辑电路构建保护逻辑，它的输入为ADC采样模块获得的采样电流和电压值，它的输出只有两种状态：“是”或者“否”。“是”和“否”的临界点用“不等式”的“判据”来表达。的“不等式”的“判据”在电路中通过设计由数值比较器、触发器和逻辑门电路构成的组合逻辑电路实现。例如，“故障电流幅值是否大于整定阈值？”，大于为“是”，不大于为“否”。进一步地，的组合逻辑电路根据电力系统继电保护业务中“电流差动保护”、“方向电流保护”、“零序电流保护”、“距离保护”、“纵联保护”、“高频保护”、“光纤差动保护”、“负序电流保护”的保护算法逻辑，分别进行构建。时间管理类纳米继电器用于实现外部IRIG-B码对时功能，支持正相B码、反相B码输入。它由两个对时寄存器，以及一个纳秒计数器组合逻辑电路组成，纳秒计数器的计数周期为1s。时间管理电路解析外部IRIG-B码输入并进行频率跟踪，外部对时信号正常时将IRIG-B对时时间保存在对时寄存器中，IRIG-B对时信息每秒刷新一次(整秒时刻)，同时产生脉冲宽度为125ms的秒脉冲信号，且秒脉冲信号的下降沿对应整秒时刻。外部对时信号异常时纳米继电器根据之前学习的样本进行守时状态，对时寄存器进行清0处理，但会定期产生脉冲宽度125ms的秒脉冲信号，且秒脉冲信号的下降沿对应整秒时刻。控制单元在检测到秒脉冲信号下降沿时读取对时寄存器信息。
具体地，控制单元可以将被保护电气设备的采集信号首先传输至采样值处理电路进行采样处理，并将采样处理后的采集信号传输至电气参量计算电路进行计算，得到相关继电保护场景对应的中间参数数据，并根据该中间参数数据计算故障特征参量；控制单元将计算得出的故障特征参量传输至保护逻辑电路中，以使保护逻辑电路根据故障特征参量确定电气设备故障结果。其中，电气故障结果，可以包括，正常和异常。进一步地，在保护逻辑电路根据故障特征参量确定电气设备故障结果后，可以将故障结果传输至控制单元，控制单元进而可以在电气设备故障结果正常时，进行记录；在电气设备故障结果异常时，控制继电保护装置进行继电保护。
在本实施例中，由于目标组合电路包括：采样值处理电路、电气参量计算电路、保护逻辑电路；控制单元将被保护电气设备的采集信号传输至采样值处理电路进行采样处理，并将采样处理后的采集信号传输至电气参量计算电路后，获取电气参量计算电路输出的中间参数数据，并根据中间参数数据计算故障特征参量；控制单元将故障特征参量传输至保护逻辑电路中，以使保护逻辑电路根据故障特征参量确定电气设备故障结果。能够根据不同的继电保护应用场景搭建不同的目标组合电路，进而对待保护电气设备进行故障检测，进而进行继电保护。同时，软硬协同的即技术架构，能够突破传统软件数据处理算法依赖控制单元主频速率、中断响应时间、串行计算、顺序执行的技术限制，提高了数据处理速度，降低了保护动作响应时间。
上述实施例对芯片化继电保护装置进行了说明，现以一个实施例对芯片化继电保护装置应用于小电流接地系统保护场景中，进一步说明，在一个实施例中，采样值处理电路包括信号同步电路；电气参量计算电路包括半周傅里叶算法电路；采集信号包括：被保护电气设备的电压和电流；故障特征参量包括：功率参量值；
控制单元，用于在各电压和电流传输至信号同步电路进行信号同步，并将同步后的电压和电流信号传输至半周傅里叶算法电路后，获取半周傅里叶算法电路输出的n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn；
控制单元，用于根据实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn，计算功率参量值。
具体地，在小电流接地系统保护场景中，由于接入继电保护装置的线路通常可以为三相线路，也可以是多条不同的线路，现以三相线路为例，对接入的三相线路进行故障检测时，首先采集到的三相线路的电压信号、电流信号通过具备拉格朗日差值算法的信号同步电路中进行信号同步。
在信号同步电路对采集信号进行信号同步后，会将同步后的电压和电流信号直接传输至半周傅里叶算法电路中，半周傅里叶算法电路对同步后的电压信号和电流信号进行处理后，控制单元获取经半周傅里叶算法电路输出每条线路n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn。
控制单元接收三相线路中每条线路n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn后，可以调用控制单元中半周傅里叶算法程序，求出零序电压、电流的实部U0R和I0R、虚部U0I和I0I，即可根据根据实部U0R和I0R、虚部U0I和I0I代入公式Pop＝-(I0RU0R+I0IU0I)中，即可计算功率参量值Pop。
在本实施例中，由于控制单元在各电压和电流传输至信号同步电路进行信号同步，并将同步后的电压和电流信号传输至半周傅里叶算法电路后，获取半周傅里叶算法电路输出的n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn；控制单元根据实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn，计算功率参量值。能够利用硬件集成电路响应速度快的优势，通过软件硬件协同的机制，快速计算针对小电流接地保护场景中的线路的功率参量值。
上述实施例对芯片化继电保护装置中的控制单元进行了说明，现以一个实施例对控制单元进一步说明，在一个实施例中，保护逻辑电路包括比较器；
控制单元，用于将功率参量值传输至比较器中与预设参数阈值进行比较，若功率参量值大于预设参数阈值，确定电气设备故障结果为被保护电气设备故障。
具体地，控制单元将计算得出的功率参量值传输至比较器中，与比较器中预设参数阈值进行比较，若功率参量值大于预设参数阈值，确定电气设备故障结果为被保护电气设备故障。可选地，预设参数阈值可以设置为0。
在本实施例中，控制单元驱动比较器将功率参量值与预设参数阈值进行比较，若功率参量值大于预设参数阈值，确定电气设备故障结果为被保护电气设备故障。能够利用软硬协同机制快速计算出故障检测结果。
上述实施例对控制单元进行了说明，现以一个实施例对控制单元应用于高频暂态保护场景中进一步说明，在一个实施例中，采样值处理电路包括：Karenbauer变换电路；电气参量计算电路包括S变换电路；采集信号包括：被保护电气设备的电流行波信号；故障特征参量包括：被保护电气设备的综合相关系数；
控制单元，用于在电流行波信号传输至Karenbauer变换电路进行Karenbauer变换，得到电流行波零模分量，并将电流行波零模分量传输至S变换电路后，获取S变换电路输出的被保护电气设备的时频域矩阵；
控制单元，用于根据时频域矩阵确定被保护电气设备的综合相关系数。
具体地，在高频暂态保护场景中，由于接入继电保护装置的线路通常可以为三相线路，也可以为同时接入多条不同的线路，以三相线路为例进行故障检测时，首先将采集信号输入至Karenbauer变换电路中，实现对采集到三相线路a、b、c的电流行波信号ia、ib、ic进行处理并输出电流行波零模分量i0、iα、iβ，具体Karenbauer变换电路的设计依据，可参见公式
Figure BDA0003219534680000121
在得到电流行波零模分量后，将电流行波零模分量i0、iα、iβ传输至S变换电路中，对电流行波零模分量进行时频域分析，得到包含行波时间、频率、极性、幅值信息的时频域矩阵EMN；在频域上，可以将电流行波信号分解为M个频段，同时，将得到的每个频段的波形等分为N个时段，计算在频段j中时段i的能量谱小块：
Figure BDA0003219534680000131
其中i1和iN分别是采样点的起始和终止时间，dj(k)为对应频段j内，各采样时间点波形的实部幅值。得到反映原始信号的时频谱矩阵EMN为
Figure BDA0003219534680000132
当确定时频域矩阵EMN后，将时频域矩阵EMN传输至控制单元进行相关性分析；具体相关性分析可以是，假设有两条不同的线路p、q，可得到对应的时频谱矩阵Ep与Eq，定义对不同线路Ep与Eq互相关性rpq为
Figure BDA0003219534680000133
式中，Ep(i,j)、Eq(i,j)分别代表线路p、q时频矩谱阵第i个频率所对应的第j个时段元素。对不同线路Ep与Eq方均根值表示为
Figure BDA0003219534680000134
对该公示进行归一化处理，可得到处理后的相关系数公式为
Figure BDA0003219534680000135
对各条线路时频谱矩阵EM×N进行两两相关性分析，得到相似度关联系数矩阵R为
Figure BDA0003219534680000136
式中，i为线路编号，i＝1,2,，，,n。求出相似度关联系数矩阵R中每一行矩阵元素之和，得到各条线路的综合相关系数Ri
Figure BDA0003219534680000137
Ri为第i条线路综合相关系数之和。
在本实施例中，由于控制单元在电流行波信号传输至Karenbauer变换电路进行Karenbauer变换，得到电流行波零模分量，并将电流行波零模分量传输至S变换电路后，获取S变换电路输出的被保护电气设备的时频域矩阵；控制单元根据时频域矩阵确定被保护电气设备的综合相关系数。能够依据硬件响应速度快的有点，通过软硬协同的机制快速计算，被保护电气设备的综合相关系数。
上述实施例对继电保护装置进行了说明，现以一个实施例应用于小电流接地系统保护中对继电保护装置如何确定线路故障进行说明，在一个实施例中，保护逻辑电路包括：定值比较算法电路；
控制单元，用于将被保护电气设备的综合相关系数传输至定值比较算法电路中，以确定被保护电气设备中综合相关系数最小的线路，并判断综合相关系数最小的线路的极性是否与其他线路的极性相反，若相反，则确定被保护电气设备的故障检测结果为综合相关系数最小的线路故障。
具体地，当计算出被保护电气设备综合相关系数后，将综合相关系数传输至定值比较算法电路中，判断被保护电气设备中综合相关系数最小的线路，并判断该综合相关系数最小的线路与其他线路的正负极性是否相反，若极性相反，则该综合相关系数最小的线路为故障线路，其他为正常。
在本实施例中，由于控制单元将被保护电气设备的综合相关系数传输至定值比较算法电路中，以确定被保护电气设备中综合相关系数最小的线路，并判断综合相关系数最小的线路的极性是否与其他线路的极性相反，若相反，则确定被保护电气设备的故障检测结果为综合相关系数最小的线路故障。能够利用硬件集成电路响应速度快的优点，快速确定故障结果。
上述实施例对芯片化继电保护装置进行了说明，现以一个实施例对芯片化继电保护方法进行说明，在一个实施例中，如图3所示，提供了一种芯片化继电保护方法，以该方法应用于图1中的控制单元为例进行说明，包括以下步骤：
S302，接收逻辑算法映射配置指令，根据逻辑算法映射配置指令搭建目标组合电路；目标组合电路包括至少两个逻辑算法电路；逻辑算法配置指令包括：各逻辑算法电路对应的标识、各逻辑算法电路输入端标识、各逻辑算法电路的输出端标识。
具体地，继电保护方法可以应用于不同的继电保护应用场景，进行不同的继电保护。其中，可以包括小电流接地系统保护场景、高频暂态保护场景、母线保护场景、发电机保护场景、变压器保护场景等，在此不加以限制。
当继电保护装置确定应用于一个继电保护场景后，控制单元可以预先接收携带各逻辑算法电路对应的标识、各逻辑算法电路输入端标识、各逻辑算法电路的输出端标识的逻辑算法映射配置指令，根据逻辑算法映射配置指令中各个逻辑算法对应的标识以及逻辑算法电路输入端标识、逻辑算法电路的输出端标识，确定该继电保护场景中的多个逻辑算法电路构成的目标组合电路。可选地，继电保护装置能够预先确定应用于多个继电保护场景中，根据多个不同的逻辑算法映射配置指令构建多个不同的目标组合电路，形成针对不同继电保护场景的逻辑硬件电路阵列，可以根据不同的数据信号传入不同的目标组合电路中，同时可以进行多个数据并行处理。
S304，将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元。
具体地，控制单元可以将采集信号传输至多个目标组合电路中，分别按照组成各个目标组合电路的逻辑算法电路的顺序，按照各逻辑算法电路设定好的输入输出传输至对应的逻辑算法电路中，得到被保护电气设备的不同故障特征参量并传输至控制单元。其中，采集信号可以包括线路的电压、电流、电流行波信号、功率等，在此不加以限制。例如，当前的应用场景为小电流基地系统保护场景，则用户可以发送具有信号同步电路标识、半周傅里叶算法电路标识的逻辑算法映射配置指令至控制单元，根据逻辑算法映射配置指令构建由信号同步电路、半周傅里叶算法电路组成的目标组合电路。控制单元可以将采集到的被保护电气设备的电压信号、电流信号输入至信号同步电路中进行同步，当同步完成后直接将同步后的电压信号、电流信号传输至对应的半周傅里叶算法电路中，进一步计算电压分量、电流分量，将电压分量、电流分量传输至控制单元计算被保护电气设备的故障特征参量。
S306，根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果。
具体地，控制单元接收到经过不同目标组合电路得出的故障特征参量后，对不同的故障特征参量进一步计算，确定线路故障检测结果。还可以是控制单元接收到经过不同目标组合电路得出的故障特征参量后，对故障特征参量进一步计算，将计算后的结果再次输入对应的多个计算不同故障特征参量硬件比较电路中，通过硬件比较电路确定多条被保护电气设备故障检测结果以实现不同场景的应用保护，在此不加以限制。
在本实施例中，控制单元通过接收逻辑算法映射配置指令，根据逻辑算法映射配置指令搭建包括至少两个逻辑算法电路的目标组合电路；控制单元将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元；控制单元根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果。其中，逻辑算法配置指令包括：各逻辑算法电路对应的标识、各逻辑算法电路输入端标识、各逻辑算法电路的输出端标识，能够确定在不同继电保护场景中需要应用的硬件算法电路，并确定各硬件算法电路的输入输出，在需要进行故障检测时进行快速的检测。并且，该继电保护装置能够通过软件硬件协同机制，避免软件程序确定继电保护场景下的电气设备故障结果时各个程序之间的中断机制造成的响应速度慢，而相关数据处理通过硬件集成电路处理响应时间快，进而提高了继电保护装置的故障检测效率。同时，该继电保护装置能够以并行的多个硬件逻辑电路实现控制保护逻辑，对多通道输入的多元电气化参量实时同步处理，突破传统软件数据处理算法依赖控制单元主频速率、中断响应时间、串行计算、顺序执行的技术限制，提高了数据处理速度，降低了保护动作响应时间。
上述实施例对芯片化继电保护方法进行了说明，现以一个实施例对其进一步说明，在一个实施例中，如图4所示，目标组合电路包括：采样值处理电路、电气参量计算电路、保护逻辑电路；
S402，将被保护电气设备的采集信号传输至采样值处理电路进行采样处理，并将采样处理后的采集信号传输至电气参量计算电路后，获取电气参量计算电路输出的中间参数数据，并根据中间参数数据计算故障特征参量。
具体地，控制单元可以将被保护电气设备的采集信号首先传输至采样值处理电路进行采样处理，并将采样处理后的采集信号传输至电气参量计算电路进行计算，得到相关继电保护场景对应的中间参数数据，并根据该中间参数数据计算故障特征参量。
S404，将故障特征参量传输至保护逻辑电路中，以使保护逻辑电路根据故障特征参量确定电气设备故障结果。
具体地，控制单元将计算得出的故障特征参量传输至保护逻辑电路中，以使保护逻辑电路根据故障特征参量确定电气设备故障结果。其中，电气故障结果，可以包括，正常和异常。进一步地，在保护逻辑电路根据故障特征参量确定电气设备故障结果后，可以将故障结果传输至控制单元，控制单元进而可以在电气设备故障结果正常时，进行记录；在电气设备故障结果异常时，控制继电保护装置进行继电保护。
在本实施例中，控制单元通过将被保护电气设备的采集信号传输至采样值处理电路进行采样处理，并将采样处理后的采集信号传输至电气参量计算电路后，获取电气参量计算电路输出的中间参数数据，并根据中间参数数据计算故障特征参量；控制单元将故障特征参量传输至保护逻辑电路中，以使保护逻辑电路根据故障特征参量确定电气设备故障结果。能够根据不同的继电保护应用场景搭建不同的目标组合电路，进而对待保护电气设备进行故障检测，进而进行继电保护。同时，软硬协同的即技术架构，能够突破传统软件数据处理算法依赖控制单元主频速率、中断响应时间、串行计算、顺序执行的技术限制，提高了数据处理速度，降低了保护动作响应时间。
上述实施例对芯片化继电保护方法进行了说明，现以一个实施例对芯片化继电保护方法应用于接地系统选线保护场景中进一步说明，在一个实施例中，如图5所示，采样值处理电路包括信号同步电路；电气参量计算电路包括半周傅里叶算法电路；采集信号包括：被保护电气设备的电压和电流；故障特征参量包括：功率参量值；将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元，包括：
S502，在各电压和电流传输至信号同步电路进行信号同步，并将同步后的电压和电流信号传输至半周傅里叶算法电路后，获取半周傅里叶算法电路输出的n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn。
具体地，在小电流接地系统保护场景中，由于接入继电保护装置的线路通常可以为三相线路，也可以是多条不同的线路，现以三相线路为例，对接入的三相线路进行故障检测时，首先采集到的三相线路的电压信号、电流信号通过具备拉格朗日差值算法的信号同步电路中进行信号同步。在信号同步电路对采集信号进行信号同步后，会将同步后的电压和电流信号直接传输至半周傅里叶算法电路中，半周傅里叶算法电路对同步后的电压信号和电流信号进行处理后，控制单元获取经半周傅里叶算法电路输出每条线路n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn。
S504，根据实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn，计算功率参量值。
具体地，控制单元接收三相线路中每条线路n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn后，可以根据公式，求出零序电压、电流的实部U0R和I0R、虚部U0I和I0I，其中，即可根据根据实部U0R和I0R、虚部U0I和I0I代入公式Pop＝-(I0RU0R+I0IU0I)中，即可计算功率参量值Pop。
在本实施例中，通过在各电压和电流传输至信号同步电路进行信号同步，并将同步后的电压和电流信号传输至半周傅里叶算法电路后，获取半周傅里叶算法电路输出的n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn，根据实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn，计算功率参量值。能够利用硬件集成电路响应速度快的优势，通过软件硬件协同的机制，快速计算针对小电流接地保护场景中的线路的功率参量值。
上述实施例对继电保护方法中进一步说明，先以一个实施例对继电保护方法中如何确定故障线路进行说明，在一个实施例中，保护逻辑电路包括比较器；根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果，包括：
将功率参量值传输至比较器中与预设参数阈值进行比较，若功率参量值大于预设参数阈值，确定电气设备故障结果为被保护电气设备故障。
具体地，控制单元将计算得出的功率参量值传输至比较器中，与比较器中预设参数阈值进行比较，若功率参量值大于预设参数阈值，确定电气设备故障结果为被保护电气设备故障。可选地，预设参数阈值可以设置为0。
在本实施例中，通过控制比较器将功率参量值与预设参数阈值进行比较，若功率参量值大于预设参数阈值，确定电气设备故障结果为被保护电气设备故障。能够利用硬件集成电路响应速度快的优势，利用软硬协同机制快速计算出故障检测结果。
上述实施例对芯片化继电保护方法应用于小电流接地继电保护场景中进行了说明，现以一个实施例对芯片化继电保护方法应用于高频暂态行波保护场景中进行说明在一个实施例中，如图6所示，采样值处理电路包括：Karenbauer变换电路；电气参量计算电路包括S变换电路；采集信号包括：被保护电气设备的电流行波信号；故障特征参量包括：被保护电气设备的综合相关系数；将被保护电气设备的采集信号传输至目标组合电路，使得目标组合电路根据采集信号，得到被保护电气设备的故障特征参量并传输至控制单元，包括：
S602，在电流行波信号传输至Karenbauer变换电路进行Karenbauer变换，得到电流行波零模分量，并将电流行波零模分量传输至S变换电路后，获取S变换电路输出的被保护电气设备的时频域矩阵。
具体地，在高频暂态保护场景中，由于接入继电保护装置的线路通常可以为三相线路，也可以为同时接入多条不同的线路，以三相线路为例进行故障检测时，首先将采集信号输入至Karenbauer变换电路中，实现对采集到三相线路a、b、c的电流行波信号ia、ib、ic进行处理并输出电流行波零模分量i0、iα、iβ，具体Karenbauer变换电路的设计依据，可参见公式
Figure BDA0003219534680000191
在得到电流行波零模分量后，将电流行波零模分量传输至S变换电路中，对电流行波零模分量进行时频域分析，得到包含行波时间、频率、极性、幅值信息的时频域矩阵EMN；在频域上，可以将电流行波信号分解为M个频段，同时，将得到的每个频段的波形等分为N个时段，计算在频段j中时段i的能量谱小块：
Figure BDA0003219534680000192
其中i1和iN分别是采样点的起始和终止时间，dj(k)为对应频段j内，各采样时间点波形的实部幅值。得到反映原始信号的时频谱矩阵
Figure BDA0003219534680000201
S604，根据时频域矩阵确定被保护电气设备的综合相关系数。
当确定时频域矩阵EMN后，将时频域矩阵EMN传输至控制单元进行相关性分析；具体相关性分析可以是，假设有两条不同的线路p、q，可得到对应的时频谱矩阵Ep与Eq，定义对不同线路Ep与Eq互相关性rpq为
Figure BDA0003219534680000202
式中，Ep(i,j)、Eq(i,j)分别代表线路p、q时频矩谱阵第i个频率所对应的第j个时段元素。对不同线路Ep与Eq方均根值表示为
Figure BDA0003219534680000203
对该公示进行归一化处理，可得到处理后的相关系数公式为
Figure BDA0003219534680000204
对各条线路时频谱矩阵EM×N进行两两相关性分析，得到相似度关联系数矩阵R为
Figure BDA0003219534680000205
式中，i为线路编号，i＝1,2,，，,n。求出相似度关联系数矩阵R中每一行矩阵元素之和，得到各条线路的综合相关系数Ri
Figure BDA0003219534680000206
Ri为第i条线路综合相关系数之和。
在本实施例中，通过在电流行波信号传输至Karenbauer变换电路进行Karenbauer变换，得到电流行波零模分量，并将电流行波零模分量传输至S变换电路后，获取S变换电路输出的被保护电气设备的时频域矩阵；控制单元根据时频域矩阵确定被保护电气设备的综合相关系数。能够依据硬件响应速度快的有点，通过软硬协同的机制快速计算，被保护电气设备的综合相关系数。
上述实施例对芯片化继电保护方法进行了说明，现以一个实施例对芯片化继电保护方法应用于高频暂态继电保护场景中确定故障线路进行说明，在一个实施例中，保护逻辑电路包括：定值比较算法电路；根据被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果，包括：
将被保护电气设备的综合相关系数传输至定值比较算法电路中，以确定被保护电气设备中综合相关系数最小的线路，并判断综合相关系数最小的线路的极性是否与其他线路的极性相反，若相反，则确定被保护电气设备的故障检测结果为综合相关系数最小的线路故障。
具体地，当计算出被保护电气设备综合相关系数后，控制单元将综合相关系数传输至定值比较算法电路中，判断被保护电气设备中综合相关系数最小的线路，并判断该综合相关系数最小的线路与其他线路的正负极性是否相反，若极性相反，则该综合相关系数最小的线路为故障线路，其他为正常。
在本实施例中，通过控制定值比较算法电路根据综合相关系数确定被保护电气设备中综合相关系数最小的线路，并判断综合相关系数最小的线路的极性是否与其他线路的极性相反，若相反，则确定被保护电气设备的故障检测结果为综合相关系数最小的线路故障。能够利用硬件集成电路响应速度快的优点，快速确定故障结果。
应该理解的是，虽然图3-6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3-6中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上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发明专利范围的限制。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 (12)

1.一种芯片化继电保护装置，其特征在于，所述装置包括：控制芯片；所述控制芯片上集成了至少一个控制单元和至少两个逻辑算法电路；
所述控制单元，用于接收逻辑算法映射配置指令，根据所述逻辑算法映射配置指令搭建目标组合电路；所述目标组合电路包括至少两个所述逻辑算法电路；所述逻辑算法配置指令包括：各所述逻辑算法电路对应的标识、各所述逻辑算法电路输入端标识、各所述逻辑算法电路的输出端标识；
所述控制单元，用于将被保护电气设备的采集信号传输至所述目标组合电路，使得所述目标组合电路根据所述采集信号，得到所述被保护电气设备的故障特征参量并传输至所述控制单元；
所述控制单元，用于根据所述被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标组合电路包括：采样值处理电路、电气参量计算电路、保护逻辑电路；
所述控制单元，用于将所述被保护电气设备的采集信号传输至所述采样值处理电路进行采样处理，并将采样处理后的采集信号传输至所述电气参量计算电路后，获取所述电气参量计算电路输出的中间参数数据，并根据所述中间参数数据计算所述故障特征参量；
所述控制单元，用于将所述故障特征参量传输至所述保护逻辑电路中，以使所述保护逻辑电路根据所述故障特征参量确定所述电气设备故障结果。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述采样值处理电路包括信号同步电路；所述电气参量计算电路包括半周傅里叶算法电路；所述采集信号包括：所述被保护电气设备的电压和电流；所述故障特征参量包括：功率参量值；
所述控制单元，用于在各所述电压和电流传输至所述信号同步电路进行信号同步，并将所述同步后的电压和电流信号传输至半周傅里叶算法电路后，获取所述半周傅里叶算法电路输出的n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn；
所述控制单元，用于根据所述实部电压URn、所述虚部电压UIn、所述实部电流IRn和所述虚部电流IIn，计算所述功率参量值。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述保护逻辑电路包括比较器；
所述控制单元，用于将所述功率参量值传输至所述比较器中与预设参数阈值进行比较，若所述功率参量值大于所述预设参数阈值，确定所述电气设备故障结果为所述被保护电气设备故障。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述采样值处理电路包括：Karenbauer变换电路；所述电气参量计算电路包括S变换电路；所述采集信号包括：所述被保护电气设备的电流行波信号；所述故障特征参量包括：所述被保护电气设备的综合相关系数；
所述控制单元，用于在所述电流行波信号传输至所述Karenbauer变换电路进行Karenbauer变换，得到电流行波零模分量，并将所述电流行波零模分量传输至所述S变换电路后，获取所述S变换电路输出的所述被保护电气设备的时频域矩阵；
所述控制单元，用于根据所述时频域矩阵确定所述被保护电气设备的综合相关系数。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述保护逻辑电路包括：定值比较算法电路；
所述控制单元，用于将所述被保护电气设备的综合相关系数传输至所述定值比较算法电路中，以确定所述被保护电气设备中所述综合相关系数最小的线路，并判断所述综合相关系数最小的线路的极性是否与其他线路的极性相反，若相反，则确定所述被保护电气设备的故障检测结果为所述综合相关系数最小的线路故障。
7.一种芯片化继电保护方法，其特征在于，所述方法包括：
接收逻辑算法映射配置指令，根据所述逻辑算法映射配置指令搭建目标组合电路；所述目标组合电路包括至少两个所述逻辑算法电路；所述逻辑算法配置指令包括：各所述逻辑算法电路对应的标识、各所述逻辑算法电路输入端标识、各所述逻辑算法电路的输出端标识；
将被保护电气设备的采集信号传输至所述目标组合电路，使得所述目标组合电路根据所述采集信号，得到所述被保护电气设备的故障特征参量并传输至所述控制单元；
根据所述被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述目标组合电路包括：采样值处理电路、电气参量计算电路、保护逻辑电路；
将所述被保护电气设备的采集信号传输至所述采样值处理电路进行采样处理，并将采样处理后的采集信号传输至所述电气参量计算电路后，获取所述电气参量计算电路输出的中间参数数据，并根据所述中间参数数据计算所述故障特征参量；
将所述故障特征参量传输至所述保护逻辑电路中，以使所述保护逻辑电路根据所述故障特征参量确定所述电气设备故障结果。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述采样值处理电路包括信号同步电路；所述电气参量计算电路包括半周傅里叶算法电路；所述采集信号包括：所述被保护电气设备的电压和电流；所述故障特征参量包括：功率参量值；所述将被保护电气设备的采集信号传输至所述目标组合电路，使得所述目标组合电路根据所述采集信号，得到所述被保护电气设备的故障特征参量并传输至所述控制单元，包括：
在各所述电压和电流传输至所述信号同步电路进行信号同步后，并将所述同步后的电压和电流信号传输至半周傅里叶算法电路后，获取所述半周傅里叶算法电路输出的n次倍频分量的实部电压URn、虚部电压UIn、实部电流IRn和虚部电流IIn；
根据所述实部电压URn、所述虚部电压UIn、所述实部电流IRn和所述虚部电流IIn，计算所述功率参量值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述保护逻辑电路包括比较器；所述根据所述被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果，包括：
将所述功率参量值传输至所述比较器中与预设参数阈值进行比较，若所述功率参量值大于所述预设参数阈值，确定所述电气设备故障结果为所述被保护电气设备故障。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述采样值处理电路包括：Karenbauer变换电路；所述电气参量计算电路包括S变换电路；所述采集信号包括：所述被保护电气设备的电流行波信号；所述故障特征参量包括：所述被保护电气设备的综合相关系数；所述将被保护电气设备的采集信号传输至所述目标组合电路，使得所述目标组合电路根据所述采集信号，得到所述被保护电气设备的故障特征参量并传输至所述控制单元，包括：
在所述电流行波信号传输至所述Karenbauer变换电路进行Karenbauer变换，得到电流行波零模分量，并将所述电流行波零模分量传输至所述S变换电路后，获取所述S变换电路输出的所述被保护电气设备的时频域矩阵；
根据所述时频域矩阵确定所述被保护电气设备的综合相关系数。
12.根据权利要求11所述方法，其特征在于，所述保护逻辑电路包括：定值比较算法电路；所述根据所述被保护电气设备的故障特征参量确定电气设备故障结果，包括：
将所述被保护电气设备的综合相关系数传输至所述定值比较算法电路中，以确定所述被保护电气设备中所述综合相关系数最小的线路，并判断所述综合相关系数最小的线路的极性是否与其他线路的极性相反，若相反，则确定所述被保护电气设备的故障检测结果为所述综合相关系数最小的线路故障。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115065040A (zh) * 2022-08-09 2022-09-16 南方电网数字电网研究院有限公司 一种电力芯片可重构纳米继电器阵列及其控制方法
CN117728586A (zh) * 2024-02-07 2024-03-19 南方电网数字电网研究院股份有限公司 基于电力专用主控芯片的故障行波识别方法和装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115065040A (zh) * 2022-08-09 2022-09-16 南方电网数字电网研究院有限公司 一种电力芯片可重构纳米继电器阵列及其控制方法
CN115065040B (zh) * 2022-08-09 2022-12-27 南方电网数字电网研究院有限公司 一种电力芯片可重构纳米继电器阵列及其控制方法
CN117728586A (zh) * 2024-02-07 2024-03-19 南方电网数字电网研究院股份有限公司 基于电力专用主控芯片的故障行波识别方法和装置
CN117728586B (zh) * 2024-02-07 2024-05-07 南方电网数字电网研究院股份有限公司 基于电力专用主控芯片的故障行波识别方法和装置

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Liu et al. A fast protection of multi-terminal HVDC system based on transient signal detection
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Korkali et al. Optimal deployment of wide-area synchronized measurements for fault-location observability
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Roy et al. PSD based high impedance fault detection and classification in distribution system
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Bala et al. Random forest based fault analysis method in IEEE 14 bus system
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