可視化通用繼電保護軟件平臺設計

韓春江，董 貝，徐頔飛，李 勇

國電南自電網有限公司，江蘇南京 211100

0 引言

目前的繼電保護裝置，由于平臺和應用的集成開發，存在大量的重復工作，嚴重降低了產品開發質量，延長了產品開發的周期。每升級一個硬件平臺，需要平臺和保護開發人員重新進行保護邏輯的設計和開發，對于已經成熟的保護邏輯算法，需要多次的實現和編程；其次，每次的保護邏輯或者平臺的改變，需要平臺和應用的開發人員配合實現，工作量大，大大降低的工作效率，為此，本文提出了一種可視化可配置的繼電保護裝置開發平臺。

1 系統結構

該平臺系統將保護邏輯開發和平臺開發有效地剝離開來，實現“高內聚，低耦合”，把問題劃分開來各個解決。首先，通過將整個系統劃分為不同的層次，大大降低了應用系統開發和維護的成本，保護開發人員只需要關注自己保護邏輯，不需要考慮平臺的變化，反之亦然，大大降低了應用系統開發和維護的成本；其次，增強了系統的復用性；再次，實現計算機知識和電力繼電保護知識的分工，該平臺使得保護開發人員除了繼電保護專業知識外，只需了解標準C語言，而不用了解裝置內的計算機軟硬件細節。最后，大大增強了系統的擴展性。

該平臺系統按照層次構架可分為信息配置模塊，邏輯圖配置模塊和邏輯掃描模塊。其中信息配置包括軟件信息配置和硬件信息配置，信息配置模塊和邏輯圖配置模塊位于PC側。 邏輯掃描模塊位于裝置側，見圖1。

圖1 軟件系統框架

2 信息配置模塊

該模塊軟件位于PC機側，供保護開發人員使用，對裝置軟硬件資源和邏輯圖配置模塊軟件中使用的抽象邏輯標識進行定義和配置，其中裝置硬件信息配置，包括插件類型，模擬通道，數字通道以及裝置指示燈等，這部分是與具體的硬件平臺部分相關的，以后應用到新硬件平臺，重新配置相應的硬件設備即可。軟件信息配置模塊配置保護應用中要用到的各種保護軟件資源和相關屬性，包括定值，壓板，事件，標志，錄波量，遙測，遙信等，這部分與硬件無關，當使用新的硬件設備時，無需更改次模塊配置。

3 邏輯圖配置模塊

該模塊軟件處于PC機側，供保護開發人員使用。保護開發人員通過該圖形化開發工具繪制保護邏輯圖，開發保護算法，建立裝置保護邏輯的輸入輸出，并將邏輯圖順序化后，根據掃描周期生成相應的掃描鏈表，下載給裝置，同時該軟件通過提供獨立功能分圖的概念，提供了多個保護功能獨立進行投退的配置，每個獨立分圖設置自己的掃描周期（以采樣節拍為單位），供裝置內的邏輯掃描模塊使用。該圖形軟件包括基本的常用元件，例如與門，或門，非門，時間繼電器等，同時，借助信息配置模塊，通過信息配置模塊定義的資源來搭建保護邏輯，包括控制字，壓板，事件，模擬通道，數字通道，事件，錄波，標志，遙測，遙信等。該邏輯圖模塊軟件是經過邏輯抽象，與具體硬件平臺無關，移植到新的硬件平臺，基本上可以不用修改，可以直接應用。

4 邏輯掃描模塊

該模塊軟件位于裝置側，是裝置側軟件的核心功能，該模塊利用采樣驅動邏輯圖掃描，首先，對信息配置模塊的軟硬件資源信息進行解析和映射，建立實時數據緩沖，記錄采樣時刻模擬通道和數字通道相應值；接著，匹配和解析邏輯圖配置模塊的順序化圖形，根據邏輯圖配置模塊建立的掃描序列建立相應的掃描節點，并且關聯掃描列隊中每個掃描節點的輸入和輸出；最后，根據每個掃描列隊的掃描周期，驅動執行邏輯圖序列，利用實時數據反復進行邏輯圖的運算，使能相應的輸出設備。該軟件是與具體的硬件平臺相關的，需針對硬件相關部分重新移植開發。因此當硬件平臺需要改動時，僅僅需要修改邏輯掃描模塊的硬件相關部分即可。

5 對比分析和結論

該平臺系統使用包括PC側的配置模塊和裝置側的邏輯掃描模塊，使用該平臺系統進行保護邏輯開發與傳統的開發模式相比有明顯的優勢，如下所述：

1）保護邏輯開發的高效性；

2）保護邏輯的低耦合度和高復用性；

3）硬件平臺無關性；

4）配置和維護的靈活性。

實踐證明，使用該系統平臺開發的多種保護裝置，大大減少了重復性工作，增加了保護開發的高效性和實用性，對通用性的保護算法原理和邏輯的實現，最大程度的實現了跨硬件平臺。因而，在開發階段和使用階段均體現了強大的競爭力，為公司獲取的巨大的經濟效益，下一步將繼續在工程階段的可配置性做進一步的研究。

[1]呂建等（Yu Jian）設計模式：可復用面向對象軟件的基礎，（Design Patterns:Elements of Reusable Object-Oriented Software）.機械工業出版社（China Machine Press），2000，9.

[2]張云，等.保護裝置開發平臺軟件系統架構與設計[J].電力系統及其自動化學報，2005，8.

[3]王勝，王家華，蘭金波.圖形化保護的原理與實現[J].電力自動化設備，2004，24(2)：76、78.

[4]張愛民，蔣剛，張連原，等.軟PLc的設計思想在在繼電保護裝置中的應用[J].高壓電器，2007，43(6)：444、447.

[5]黃海悅，繆欣，權憲軍，等.基于元件化和可編程邏輯構建的繼電保護平臺[J].繼電器，2006，34(14)：11、14.