一種繼電保護設備邏輯組態方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種變電站繼電保護設備邏輯組態方法，屬于電力系統二次設備技術領域。
【背景技術】
[0002]電力系統繼電保護設備是一種非常復雜的電子裝置，涉及多種電子元件和判據算法配合來完成繼電保護邏輯功能，彼此之間聯系非常緊密，使得電力系統繼電保護設備的開發復雜且工程量巨大。傳統的繼電保護開發都是根據一次設備保護實現功能要求直接在硬件的基礎上建立保護邏輯，通過結構化的程序設計語言(C語言等)實現，各個功能元件之間的聯系非常的緊密。由于不同現場和應用的差異，同一類設備的保護功能要求往往難以完全一樣，需要根據實施的現場而不斷開發完善，這不僅導致了開發的工作量大、代碼重用率低、裝置測試過程繁瑣，而且由于開發人員的后續修改補充，很容易在軟件中植入新的缺陷而難以發現，從很大程度上限制了保護的開發應用和更新速度。
[0003]隨著變電站數字化、智能化技術的不斷發展與推進，以及國家電網一系列智能變電站建設和實施技術相關標準的推出，對電力系統中繼電保護裝置等設備的功能要求越來越高。傳統的繼電保護設計方式不僅難以滿足現場應用的需求變化，也難以實現在線監視和運行維護，且易導致現場應用差異而出現的軟件版本管理的困難，后期升級改造也面臨較大困難。隨著面向對象的軟件設計思想、模塊化編程理念以及圖形可視化技術的不斷深入應用，軟件邏輯組態技術應運而生，其組態靈活性、現場適用性、模塊可視化、易監測維護、功能可配置、接口可裁剪、代碼重用率高、實施成本低的特點受到了越來越多設計開發人員的青睞，其在DCS控制系統中得到了大量應用。將邏輯組態技術運用到繼電保護開發中，對保護功能進行分解、抽象按功能模塊進行獨立封裝，將封裝后的組態功能模塊通過可視化技術進行保護邏輯搭建，并最終生成設備可用的目標映像文件，是繼電保護設備開發的趨勢。因此，研宄用于繼電保護功能開發的邏輯組態方法，有助于實現繼電保護功能豐富的同時增加配置的靈活性和可擴展性，大大簡化了保護設計開發的復雜程度，利于保護功能的快速開發、更新和升級維護，也便于現場人員了解和掌握保護設備內部邏輯原理，為設備功能測試和在線故障偵測也提供了依據。

【發明內容】

[0004]為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種繼電保護設備邏輯組態方法，通過功能模塊的邏輯組態編輯建立與實際二次設備相似的輸入輸出和內部功能，通過組態排序、編譯生成設備目標映像文件，用于繼電保護設備運行或設備功能仿真測試。該方法有助于掌握變電站繼電保護設備內部的邏輯原理、實現設備內部狀態的在線監測，為快速開發設備功能提供了技術手段。
[0005]為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案:
[0006]一種繼電保護設備邏輯組態方法，其特征是，包括設備功能狀態監視模塊、依次連接的開發模塊、功能模塊庫、邏輯組態模塊、邏輯組態檢查與排序模塊和邏輯組態編譯模塊；
[0007]所述開發模塊對變電站內繼電保護設備按邏輯功能進行分解和抽象，用編程和圖元的手段形成功能模塊元件；所述功能模塊元件包括基本模塊、接口模塊、用戶模塊和組合模塊，均存儲在功能模塊庫中；
[0008]所述功能模塊庫包括功能模塊圖元庫和功能模塊代碼庫，實現模塊的分類管理及組態開發；
[0009]所述邏輯組態模塊從功能模塊庫中選取所需功能模塊圖元，進行二次設備工作邏輯和時序關系的組態邏輯搭建，進行模塊配置，形成邏輯組態圖；
[0010]所述檢查與排序模塊對所述邏輯組態圖，進行合法性檢查、環路處理和模塊組態排序，生成相應的編譯運算序列；
[0011]所述組態編譯模塊將通過檢查與排序模塊的組態圖轉換生成目標源代碼，按照模塊的計算序號，通過模塊代碼文件生成全局的目標代碼文件，調用運行平臺的編譯工具完成代碼編譯，生成可執行的目標映像文件；
[0012]所述功能模塊元件均具備狀態監視接口 ；所述設備功能狀態監視通過所述狀態監視接口的輸出模塊運行狀態和數據監視信息，并通過功能模塊元件所屬的用戶模塊或組合模塊逐級上送，直至作為整個設備功能的監視信息輸出，對整個設備運行狀況進行監視。
[0013]前述的一種繼電保護設備邏輯組態方法，其特征在于:所述基本模塊提供自由組態所需的基本元件，包括簡單邏輯操作模塊、簡單運算模塊和用于組合、比較、鎖存、延時、捕獲操作的模塊；
[0014]所述接口模塊提供自由組態中所需的輸入輸出接口元件，包括模擬量輸入接口、模擬量輸出接口、數字量輸入接口、數字量輸出接口、事件信息輸出接口、控制輸入接口和跳閘矩陣模塊；
[0015]所述用戶模塊根據用戶預定的模塊接口規范編輯生成的用戶自定義邏輯模塊，包括保護邏輯模塊、控制功能模塊和數據運算處理模塊；
[0016]所述組合模塊由基本模塊、接口模塊和用戶模塊經邏輯組態、編輯組合生成。
[0017]前述的一種繼電保護設備邏輯組態方法，其特征在于:所述功能模塊圖元庫按功能分類并以庫文件的形式保存；所述庫文件描述模塊關聯的圖元信息、輸入輸出接口描述、定值配置信息、關聯目標代碼文件和接口函數信息；
[0018]所述功能模塊代碼庫包含各個功能模塊的源代碼文件，提供接口函數供邏輯組態編譯時關聯調用，便于生成整裝置目標代碼文件，通過編譯器完成代碼編譯，生成可執行的組態目標映像文件。
[0019]前述的一種繼電保護設備邏輯組態方法，其特征在于:所述組態邏輯搭建從功能模塊庫中選取功能模塊元件，通過拖放操作和引腳連線方式構成邏輯組態網絡；
[0020]所述組態邏輯搭建支持添加、刪除、復制、剪切、粘貼、撤銷、恢復、查找、選中、修改屬性和分頁布局操作；
[0021 ] 所述模塊配置根據不同的模塊功能，對模塊標識及管腳標識、輸入輸出數據、定值參數和用戶接口參數進行配置。
[0022]前述的一種繼電保護設備邏輯組態方法，其特征在于:所述邏輯組態網絡由邏輯組態模塊間輸入輸出管腳標識構成，具有相同網絡標識的模塊管腳間構成連接關系。
[0023]前述的一種繼電保護設備邏輯組態方法，其特征在于:所述合法性檢查包括對邏輯組態圖的模塊接口、模塊間信號匹配、邏輯對應關系、運算次序進行檢查校驗，并給出明確的提示或告警，具體規則如下:
[0024]I)邏輯組態圖中所有模塊輸入須通過連線連接或網絡標識連接；
[0025]2)邏輯組態圖中與模塊輸入相關的驅動信號必須唯一；
[0026]3)邏輯組態圖中模塊輸入數據類型必須與驅動信號一致；
[0027]4)邏輯組態圖中模塊輸出管腳標識唯一；
[0028]所述環路處理遍歷邏輯組態圖中所有模塊連線和模塊引腳網絡標識，對組態邏輯中的信號環路進行辨識和告警，并提供解環模塊實現信號處理，形成順序執行的有向無環圖；
[0029]所述模塊組態排序根據邏輯組態拓撲排定邏輯組態模塊編譯及運算順序，具體步驟如下:
[0030]I)邏輯組態模塊運算排序從輸入模塊開始，輸入模塊間運算順序若無特別指定，按邏輯組態圖中的先后位置進行排序；
[0031]2)按排定的輸入模塊順序逐一開始，根據模塊間信號連線和網絡標識，對邏輯組態圖進行遞歸遍歷；
[0032]3)每查找到一個與當前模塊輸出信號管腳相連的新模塊，就進行如下判定:若新模塊所有輸入管腳都關聯了輸入數據且所有前溯模塊已確定計算順序，則可排定新模塊計算順序；若不滿足，則從新模塊回溯到未排定順序的前溯模塊，重復本步驟；
[0033]4)重復步驟2至步驟3，直至邏輯組態圖中所有模塊順序排定。
[0034]本發明的有益效果是:通過功能模塊邏輯組態組建變電站繼電保護設備功能邏輯，可快速搭建設備中數據采集、保護運算、測控等邏輯功能，編譯生成可執行目標映像文件，可用于繼電保護設備。有效地提高了保護/測控邏輯編輯生成的效率，有助于實現設備內部狀態在線監視、掌握設備工作原理，為變電站設備功能設計開發提供了技術手段。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發明繼電保護設備邏輯組態方法流程圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
[0037]本發明涉及的一種繼電保護設備邏輯組態方法，包括設備功能狀態監視模塊、依次連接的開發模塊、功能模塊庫、邏輯組態模塊、邏輯組態檢查與排序模塊和邏輯組態編譯模塊，如圖1所示。
[0038]開發模塊具備功能模塊庫的開發、升級、管理等功能，對變電站內繼電保護設備按邏輯功能進行分解和抽象，用編程和圖元的手段形成功能模塊元件。這些功能模塊元件包括基本模塊、接口模塊、用戶模塊和組合模塊，均存儲在功能模塊庫中，供后續設備功能邏輯組態使用。
[0039]基本模塊提供自由組態所需的基本元件，包括簡單邏輯操作模塊、簡單運算模塊和用于組合、比較、鎖存、延時、捕獲操作的模塊，可組合生成組合模塊和用戶模塊，是設備邏輯組態的基本元件。
[0040]接口模塊提供自由組態中所需的輸入輸出接口元件，包括模擬量輸入接口、模擬量輸出接口、數字量輸入接口、數字量輸出接口、事件信息輸出接口、控制輸入接口、跳閘矩陣等模塊，可組合生成組合模塊和用戶模塊，是設備邏輯組態的接口元件。
[0041]用戶模塊根據用戶預定的模塊接口規范編輯生成的用戶自定義邏輯模塊，也可通過基本模塊、接口模塊、已有用戶模塊組態生成，包括電力系統主要元件保護、線路保護模塊，支持智能變電站的合并單元、智能單元、保護邏輯模塊、控制功能模塊和數據運算處理豐旲塊、
[0042]組合模塊由基本模塊、接口模塊和用戶模塊經邏輯組態、編輯組合生成。
[0043]功能模塊庫包括功能模塊圖元庫和功能模塊代碼庫，用于按相應規則組成具有不同邏輯功能的模塊集合，所有模塊遵循同樣的接口與規范，使開發的目標模塊可作為二次設備的獨立組件在裝置內應用。功能模塊庫支持開發應用廣泛的繼電保護功能模塊，涵蓋電力系統主要元件保護、線路保護模塊，支持智能變電站合并單元、智能單元等設備功能模塊。
[0044]功能模塊圖元庫存儲了功能模塊的圖元信息，按功能分類并以庫文件的形式保存。庫文件描述模塊關聯的圖元信息、輸入輸出接口描述、定值配置信息、關聯目標代碼文件、接口函數等信息，用于組態邏輯的搭建、模塊配置、編