第四章-微机保护软件原理

14.1数据结构定义第四章微机保护软件原理DateStrucSTRUCMSecondDW?MinuteDB?HourDB?DateDB?MonthDB?YearDB?DateStrucENDSEventStrucSTRUCEventDateDateStrucEventTimeDB4DUP(?)EventCodeDB?EventIPDB?;00H:wucanshu;01H:1gecanshu%-EventCanShu1;02H:1gecanshuI-EventCanShu1(1ci);03H:1gecanshuU-EventCanShu1(1ci);04H:2gecanshuZ-EventCanShu1;Q-EventCanShu2EventCanShu1DW?EventCanShu2DW?EventStrucENDSBaoGaoNumberEQU128BaoGaoStrucSTRUCNumberDB?StartIPDB?BufferEventStrucBaoGaoNumberDUP()BaoGaoStrucENDS时间结构定义事件条目结构定义报告缓冲区定义2GZBaoGaoStrucSTRUCGZTimeDateStrucGZTypeDB?;0-KX1-BYQZ2-BYQH3-DRQBreakerDW?TZ_IPDB?;0-noTZ1-TZCHZ_IPDB?;0-noCHZ1-CHZsuccess2-CHZfailGZJL_IPDW?GZPointDB4DUP(?)DongZuoIPDW?CanShuModeDB?;1cizhior2cizhiCanShuNumberDB?CanShuBufferCanShuStruc10DUP()GZEventNumberDB?GZEventEventStrucBaoGaoNumberDUP()GZBaoGaoStrucENDSCanShuStrucSTRUCCanShuTypeDB?CanShuValueDW?CanShuStrucENDSGZBaoGaoSTRUCGZNumberDB?GZStartIPDB?GZEndIPDB?GZBufferGZBaoGaoStruc5DUP()GZBaoGaoENDS故障报告缓冲区定义故障参数定义故障报告定义3为满足实时性要求，微机保护软件主要由两部分构成：主程序和中断服务程序。◆上电初始化如：硬件、定值、定时器、中断向量等◆上电自检包括：硬件、软件◆复位初始化包括：数据缓冲区、软计时器、标志等◆循环自检◆测量值处理◆通信处理4.2传统微机保护软件结构1.主程序4◆通信处理命令码二级命令码巡检COM_Polling0E0H召模拟量COM_Anlog0E1H召遥信量COM_YaoXin0E2H二级命令COM_SET0E3H遥控命令COM_REMOTE0E4H遥信全召COM_CallYaoXin0E5H修改时钟COM_ModiClock0E6H调整定值COM_CallSettings01H修改整定值COM_ModiSettings02H故障报告COM_GZBG03H自检报告COM_ZJBG04H事件报告COM_SJBG05H故障波形COM_GZBX06H负荷波形COM_FHBX07H负荷录波COM_FHLB08H刻度校正COM_KDXZ09H开出试验COM_KCSY0AH程序下载COM_PROGRAM0BH5◆通信命令处理遥控命令COM_REMOTE（0E4H）：遥控对象，属性1：分2：合巡检COM_Polling（0E0H）：6仅适用于馈线2.故障处理模块动作标志字DZ_IP启动标志字QD_IP73.重合闸模块84.中断服务程序中断服务程序处理对实时性要求高的任务：※数据采集※保护算法※保护逻辑判断※其它任务9◆遥信变位检测T0时刻：0→1T1时刻：1→010◆傅氏算法实现22()(1)()sin()22()(1)()cos()nnkkNnnkkNakakxxnkNNbkbkxxnkNNN→每周波采样点数定义采样缓冲区→SampleVale[ChannelNum][N]模拟量通道数→ChannelNum定义sin、cos函数表→SIN_TAB[XieBoNum][N]COS_TAB[XieBoNum][N]定义算法缓冲区→Fs_Buf[ChannelNum][XieBoNum]Fc_Buf[ChannelNum][XieBoNum]Fs_Buf[i][j]=Fs_Buf[i][j]+(SampleValue-SampleVale[i][k])*SIN_TAB[j][k];Fc_Buf[i][j]=Fc_Buf[i][j]+(SampleValue-SampleVale[i][k])*COS_TAB[j][k];SampleVale[i][k]=SampleValue;k=(k+1)/N;i:通道号，j：谐波次数114.3传统微机保护软件结构缺陷◆特点：前后台系统（主循环+中断）◆缺陷功能增加→软件复杂度上升处理信息实时性差124.4基于实时操作系统的保护软件设计1.嵌入式实时操作系统⑴VxWorks◆具有良好的可靠性和卓越的实时性广泛应用于通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域。如：卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS）。应用实例：如：F-16、FA-18战斗机、B-2轰炸机和爱国者导弹；1997年4月在火星登陆的火星探测器2008年5月登陆的凤凰号2012年8月登陆的好奇号13◆任务状态任务只等待系统分配CPU资源任务被延迟时所处状态系统不需要某一个任务工作，则这个任务处于休眠状态任务需等待某些不可利用的资源而被阻塞14◆任务调度策略基于优先级的抢占式调度轮转调度每个任务具有不同的优先级；任务优先级：0~255；优先级可动态修改；15◆任务间通信机制共享内存信号量消息队列所有任务存在于单一的线性地址空间；各相关任务分享同一内存区域；各相关任务共享数据，如：全局变量、线性队列、环形队列、链表、指针等。用于基本的互斥和任务同步semBCreate()：创建一个二进制信号量semMCreate()：创建一个互斥信号量semCCreate()：创建（产生并激活）制一个计数信号量semDelete()：删除信号量semTake()：获得信号量semGive()：给出信号量msgQCreate()：创建（产生并激活）消息队列msgQDelete()：删除消息队列msgQSend()：向消息队列发送消息msgQReceive()：从消息队列接收消息16⑵uC/OS-Ⅱ◆源码公开◆每个任务的优先级不同◆实时性任务采用优先级抢占机制，不支持时间片轮转◆资源共享机制→信号量◆移植困难、缺乏必要的技术支持172.任务分类保护算法保护逻辑判断故障处理通信数据采集◆任务有严格时间起点和终点执行周期：完成任务所需的时间任务周期：任务执行的间隔时间如：数据采集、保护算法、保护逻辑判断等◆任务无严格的起始点，有严格的终止点如：故障处理、开出、故障录波、通信等◆任务没有严格的起始点和终止点实时性要求不高或与慢速设备操作相关如：自检、人机交互、数据处理等自检数据处理功能模块划分：183.设计举例⑴功能模块划分◆定时采样模块◆数据预处理模块◆保护判断模块◆开关量输入模块◆开关量输出模块◆测量和监视模块◆人机交互模块◆通信模块◆自检模块⑵优先级分配19⑶程序整体框架20若故障，则建立驱动输出、故障录波、报警，进入挂起态按优先级调度数据处理等待采样数据更新，处于挂起态与采样中断之间通过信号量同步⑷任务调度实现