CN115528654A - 一种基于多核处理器的继电保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力系统继电保护技术领域的一种基于自主芯片的继电保护方法，旨在提高35kV及以下电压等级继电保护的可靠性：基于国内具有自主知识产权的多核处理器，选取其中的一个核作为主保护CPU核运行保护程序，选取另一个核作为备用保护CPU核；正常情况下，由主保护CPU核进行电压电流采样、继电保护算法计算判别、出口跳闸各程序模块的执行；当主保护CPU核异常时，则自动切换至备用保护CPU核，由备用保护CPU核完成各程序模块的执行。

Description

一种基于多核处理器的继电保护方法

技术领域

本发明涉及一种基于国内具有自主知识产权的多核处理器的继电保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

继电保护是维护电力系统安全稳定运行的第一道防线，需要快速、可靠地切除危害电网安全的系统故障。上世纪90年代以来，由于微机继电保护在功能可扩展性、运维便利性以及可靠性等方面，均具备巨大的优势，我国继电保护全面进入微机化时代。

芯片是微机继电保护的核心硬件，目前国产继电保护设备使用的芯片长期严重依赖进口，而近期国际贸易形势复杂多变，进口芯片面临断供的风险，这对电力能源的安全带来了极大的威胁。一旦电力系统继电保护因进口芯片断供而无芯片可用，将会直接影响继电保护装置的生产和供给，一方面会导致新建电力系统相关工程被延缓，另一方面会导致正在运行的继电保护设备无法得到有效的检修维护，若已有装置硬件故障后将无新硬件可替换，将会对变电站的可靠运行造成风险，导致整个电网的安全可靠运行都会受到重大影响。针对这种情况，若能够使用国内自主生产的芯片开发微机继电保护装置，则可以防范进口芯片断供的风险。

另一方面，110kV以下继电保护装置之前采用的进口主流CPU芯片一般为双核架构，通用做法是使用其中一核运行管理程序，负责人机界面、通讯的处理等，另一核作运行保护程序，负责保护逻辑判断、出口跳闸等，也存在采用一个独立的单核处理器运行保护程序的方案，由于仅有一个CPU核运行保护程序，当该CPU核异常时，则只能闭锁保护程序的运行，这会使得电力系统失去继电保护。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于国内自主知识产权的多核处理器的继电保护方法，以解决进口芯片存在断供风险、保护CPU核异常时导致失去继电保护的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于多核处理器的继电保护方法，包括如下步骤：

步骤1，选择国内具有自主知识产权的多核处理器中的其中一个核作为主保护CPU核；

步骤2，选择国内具有自主知识产权的多核处理器中的另一个核作为备用保护CPU核；

步骤3，正常运行时，主保护CPU核进行电压电流采样、继电保护算法计算判别、出口跳闸各程序模块的执行；

步骤4，当主保护CPU核运行异常时，切换至备用保护CPU核，由备用保护CPU核进行电压电流采样、继电保护算法计算判别、出口跳闸各程序模块的执行。

上述继电保护方法中的多核处理器中的一种情况是采用国内具有自主知识产权的多核处理器。

上述步骤4所述的判别主保护CPU核异常的方法，包括如下步骤：

步骤1，正常运行时，主保护CPU核向备用保护CPU核发送正常运行状态信号；

步骤2，当备用保护CPU核接收不到主保护CPU核的正常运行状态信号时，则判别为主保护CPU核运行异常，切换至备用保护CPU核，由备用保护CPU核进行电压电流采样、继电保护算法计算判别、出口跳闸各程序模块的执行。

上述继电保护方法中的继电保护程序包括电压电流采样、继电保护算法计算判别、出口跳闸程序模块。

上述继电保护方法中的多核处理器中的一种情况是包括4个64位的GS464高性能处理器核。

上述继电保护方法中的多核处理器中的一种情况是包括4个ARM架构的A7处理器核。

本发明所采用的技术方案还包括一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的继电保护方法。

本发明所采用的技术方案还包括一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器和存储器相互连接；其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令；所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行上述的继电保护方法。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

1、解决国外芯片断供导致继电保护设备可能出现无芯片可用的风险；

2、解决目前110kV以下电压等级继电保护采用单核处理器或者单CPU核运行保护程序时，一旦出现保护处理器或者保护CPU核运行异常，就只能闭锁装置，使得电力系统设备失去保护的情况。

附图说明

图1是本发明方法基于多核处理器的继电保护架构图；

图2是本发明方法判别主保护CPU核异常的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明具体实施方式提供了一种基于多核处理器的继电保护方法，其架构如图1所示。本发明的基于自主芯片的继电保护方法步骤如下：

步骤1，选择多核处理器中的其中一个核作为主保护CPU核；

步骤2，选择多核处理器中的另一个核作为备用保护CPU核；

步骤3，正常运行时，主保护CPU核进行电压电流采样、继电保护算法计算判别、出口跳闸各程序模块的执行；

步骤4，当主保护CPU核运行异常时，切换至备用保护CPU核，由备用保护CPU核进行电压电流采样、继电保护算法计算判别、出口跳闸各程序模块的执行。

目前，国内主流的具有自主知识产权的处理器芯片已经采用了多核架构技术，而且技术已经比较成熟，为了防范国外芯片断供风险的影响，图1中的多核处理器可以采用这种国内具有自主知识产权的多核处理器。

下面以国内具有自主知识产权的典型处理器作为实施例：

实施例1：

某款成熟应用于继电保护以外其他领域的国内自主处理器，采用了4个64位的GS464高性能处理器核，当采用该款处理器用于继电保护时，选取其中的一个GS464处理器核作为主保护CPU核运行保护程序，负责继电保护算法执行和电力系统故障判别、出口跳闸隔离故障等功能。为了防止该CPU核异常时闭锁保护装置，导致电力设备失去保护情况的发生，再选取其中的另一个GS464处理器核作为备用保护CPU核，当主保护CPU核运行异常时，则切换至备用保护CPU核运行保护程序，不闭锁保护装置，从而保证电力设备不失去保护。

实施例2：

另一款成熟应用于其他领域的国内自主处理器，采用了4个ARM架构的A7处理器核，当采用该款处理器用于继电保护时，选取其中的一个A7处理器核作为主保护CPU核运行保护程序，负责继电保护算法执行和电力系统故障判别、出口跳闸隔离故障等功能。为了防止该CPU核异常时闭锁保护装置，导致电力设备失去保护情况的发生，再选取其中的另一个A7处理器核作为备用保护CPU核，当主保护CPU核运行异常时，则切换至备用保护CPU核运行保护程序，不闭锁保护装置，从而保证电力设备不失去保护。

图2为本发明方法判别主保护CPU核异常的流程图，包括如下步骤：

步骤1，正常运行时，主保护CPU核向备用保护CPU核发送正常运行状态信号；

步骤2，当备用保护CPU核接收不到主保护CPU核正常运行信号时，则判别为主保护CPU核异常，切换至备用保护CPU核运行，由备用保护CPU核进行电压电流采样、继电保护算法计算判别、出口跳闸各程序模块的执行。

基于相同的发明构思，本发明实施例提供了一种电子设备。该电子设备可以包括：一个或多个处理器和存储器，上述处理器和存储器通过总线相互连接。存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令执行上述方法实施例部分的方法。

应当理解，在本发明实施例中，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。该存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性和/或易失性存储器，非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

采用上述方法后，可解决目前35kV及以下电压等级继电保护采用单核处理器或者单CPU核运行保护程序时，一旦出现处理器或保护CPU核运行异常，就只能闭锁装置，使得电力系统设备失去保护的情况；采用本发明主保护CPU核异常时切换至备用保护CPU核运行的方法，继电保护仍然起作用，检修人员可以根据告警信号选择合适的时间再进行检修、排除异常，电力系统设备不会失去保护；另外，采用具有国内自主知识产权的处理器之后，还可以防范国外芯片断供的风险。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于多核处理器的继电保护方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1，选择多核处理器中的一个核作为主保护CPU核；

步骤2，选择多核处理器中的另一个核作为备用保护CPU核；

步骤3，正常运行时，主保护CPU核执行继电保护程序；

步骤4，主保护CPU核运行异常时，切换至备用保护CPU核，由备用保护CPU核运行继电保护程序。

2.根据权利要求1所述的基于多核处理器的继电保护方法，其特征是，所述多核处理器为国内具有自主知识产权的多核处理器。

3.根据权利要求1或2所述的基于多核处理器的继电保护方法，其特征是，步骤4中检测主保护CPU核运行异常的方法包括如下步骤：

步骤4.1，正常运行时，主保护CPU核向备用保护CPU核发送正常运行状态信号；

步骤4.2，当备用保护CPU核接收不到主保护CPU核发送的正常运行状态信号时，则判别为主保护CPU核运行异常，切换至备用保护CPU核，由备用保护CPU核执行继电保护程序进行电压电流采样、继电保护算法计算判别、出口跳闸各程序模块的执行。

4.根据权利要求1或2所述的基于多核处理器的继电保护方法，其特征是，继电保护程序包括电压电流采样、继电保护算法计算判别、出口跳闸程序模块。

5.根据权利要求1或2所述的基于多核处理器的继电保护方法，其特征是，所述多核处理器包括4个64位的GS464高性能处理器核。

6.根据权利要求1或2所述的基于多核处理器的继电保护方法，其特征是，所述多核处理器4个ARM架构的A7处理器核。

7.一种计算机可读存储介质，其特征是，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。

8.一种电子设备，其特征是，包括处理器和存储器，所述处理器和存储器相互连接；其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令；所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如权利要求1-6任一项所述的方法。

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