阅读说明：本技术 一种低实时光纵同步方法及电力专用cpu芯片 (Low real-time optical longitudinal synchronization method and special electric power CPU chip ) 是由 李鹏 戴必翔 陈新之 习伟 赵继光 丁毅 张全 林朝阳 董腾 姚浩 于杨 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明属于电力系统继电保护的光纵同步领域,涉及一种低实时光纵同步方法及电力专用CPU芯片。本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于国产电力专用CPU芯片的低实时光纵同步方法。光纵保护对数据处理的实时性要求比较高,在采用传统光纵同步算法后会造成光纵数据处理有延时,会对继电保护的光纵保护性能有影响。本发明提供一种基于国产电力专用CPU芯片的低实时光纵同步方法,解决了在低实时情况下的光纵同步,并且同步后使得纵联差动两侧继电保护装置的角度差符合纵联差动的动作要求。(The invention belongs to the field of optical longitudinal synchronization of relay protection of a power system, and relates to a low real-time optical longitudinal synchronization method and a special CPU chip for power. The invention aims to solve the technical problem of providing a low real-time optical longitudinal synchronization method based on a domestic power special CPU chip. The optical longitudinal protection has a high real-time requirement on data processing, and the optical longitudinal data processing is delayed after a traditional optical longitudinal synchronization algorithm is adopted, so that the optical longitudinal protection performance of the relay protection is influenced. The invention provides a low real-time optical longitudinal synchronization method based on a domestic electric power special CPU chip, which solves the optical longitudinal synchronization under the low real-time condition and enables the angle difference of relay protection devices at two sides of a longitudinal differential to meet the action requirement of the longitudinal differential after synchronization.)

一种低实时光纵同步方法及电力专用CPU芯片

技术领域

本发明属于电力系统继电保护的采样同步领域，涉及一种电力专用CPU芯片及低实时光纵同步方法。

背景技术

光纵保护，是继电保护中常用的主保护，对电网的稳定可靠运行起到了重要作用，光纵保护的特性对实时性以及光纤两侧的同步性要求比较高，只有在高实时的处理能力下能够满足光纤保护的速动性要求，以及继电保护的灵敏性、可靠性、选择性的要求。因为继电保护的四性要求，所以在光纤保护应用上，对继电保护装置的实时处理和运算能力均有比较高的要求，目前主流的继电保护厂家使用的处理器芯片的主频都在800M甚至更高，而目前国产化电力专用芯片的主频还达不到这么高，因此在实时响应以及运算能力上会受到限制。

目前纵联差动保护的同步方法绝大部分厂家都是基于采样值的同步方法，主要是采样时刻调整法，而采样时刻调整法需要对采样的接收时刻做到精准记录，以便在同步算法中进行调整，只有采样时刻记录精准，后续调整才能更精确，因此在使用国产电力专用芯片后，需要对现有采样时刻调整法的同步方法进行优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于国产电力专用CPU芯片的低实时光纵同步方法，能够解决使用了国产电力专用芯片后在低实时处理环境下，使光纵保护达到继电保护的四性要求，并且本、对侧继电保护装置的角度差符合纵联差动的动作要求。

本发明提出的低实时光纵同步方法主要解决以下问题：

（1）使用国产电力专用CPU芯片，在实时响应上会受到限制，包括不能快速进入中断服务程序，以及中断响应被其他锁中断的程序所延迟的场景，因此为了满足继电保护的四性要求，需要对光纵同步算法进行调整，以适应国产电力专用CPU芯片。

（2）将光纵同步算法固化到国产电力专用CPU芯片中，实现光纵同步算法IP核的开发，固化后执行效率更高。

本发明采用的技术方案：

一种低实时光纵同步方法，包括以下步骤：

本侧装置接收到对侧装置发送的光纵报文，接收时间为CNT₁，表示内部64位计数器的计数；

获取本侧内部64位计数器的计数CNT₂和微秒时间US₂的基准；

计算CNT₂ －CNT₁=CNT_x所对应的微秒时间US_x；

通过基准回推本侧接收到对侧发送的光纵报文的微秒时间US₁＝US₂－US_x；

本侧发送光纵报文的时间采用进入中断的时间US₃；

将上述光纵报文的发送接收时间点相连形成的图形抽象成等腰梯形，位于本侧的梯形边长△t_r=US₃－US₁，位于对侧的梯形边长△t_n= US₁’－US₃’，US₁’为对侧接收光纵报文时间，US₃’为对侧发出光纵报文时间；

对侧接收光纵报文时间US₁’与对侧进入中断时间 US₄的时间差记为△t₂，△t₂=US₁’－US₄；

则，本侧与对侧光纵报文的同步差△t₁=（△t_n－△t_r）/2－△t₂；

通过使同步差△t₁趋向于0实现同步。

进一步地，通过调整本侧装置的采样时刻，使同步差△t₁趋向于0。

进一步地，本侧装置和对侧装置均采用电力专用CPU芯片。

进一步地，在电力专用CPU芯片上固化实现所述方法的计算机程序。

进一步地，电力专用CPU芯片为低主频的CPU芯片。

进一步地，电力专用CPU芯片的主频不超过800MHz。

一种电力专用CPU芯片，执行计算机程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。

进一步地，采用电力专用CPU芯片的纳秒计数做为同步的基准。

本发明的方法具有以下特点和功能：

(1)固化后的乒乓同步算法在时标和计数器获取上更加准确。

(2)优化后的光纵乒乓同步算法的基准点能够适应国产电力专用芯片的低实时性，以达到继电保护的四性要求。

本发明所达到的有益效果：

本发明提供了一种基于国产电力专用CPU芯片的低实时光纵同步方法，能够解决使用了国产电力专用芯片后在低实时处理环境下，使光纵保护达到继电保护的四性要求，并且本对侧继电保护装置的角度差符合纵联差动的动作要求，精度完全满足光纵保护算法的同步需求，并剔除了有可能造成抖动的时间，所以精度更高，使得纵联差动保护更可靠。

附图说明

图1 是本实施例中光纵乒乓同步方法中采用的时间基准示意图。

具体实施方式

下面是本发明的一个同步过程的计算范例，它的特征、目的和优点可以从实施例的说明中看出。

本实施例中，本侧装置和对侧装置使用的均是国产电力专用CPU芯片。

本发明的方法包括如下步骤：

（1）本侧装置接收到对侧发送的光纵报文，接收时间为CNT₁，表示内部64位计数器的计数。

（2）在光纵同步算法处理时，首先取得内部64位计数器的计数CNT₂和微秒时间US₂的基准。

（3）根据芯片的主频等参数，计算出（CNT₂－CNT₁）=CNT_x，所对应的微秒时间US_x，然后通过基准的回推（US₂－US_x）= US₁，US₁代表本侧接收到对侧发送的光纵报文的微秒时间。

（4）本侧发送光纵报文的时间采用进入中断的时间US₃，进入中断的时间比较准确，而不是采用实际的发送时间，将中断里的实际发送处理时间算在通讯时间内，以保证乒乓算法基准时间的准确性。

（5）采用以上基准时间进行光纵同步算法的处理。将同步算法抽象成等腰梯形，本侧的梯形上边长△t_r= US₃－US₁，本侧的梯形上边长指的是本侧处理光纵报文的时间，对侧的梯形下边长△t_n= US₁’－US₃’，对侧梯形下边长，指的是对侧发出光纵报文到收回同一帧光纵报文的总时间，包括报文来回的通信时间和报文处理时间。US₁’为对侧接收光纵报文时间，US₃’为对侧发出光纵报文时间。对侧接收光纵报文时间US₁’与对侧进入中断时间US₄的时间差△t₂= US₁’－US₄。

（6）同步差△t₁=（△t_n－△t_r）/2－△t₂。

以上时间如图1所示。

将乒乓同步算法抽象成等腰梯形，在计算时使用了确定的等腰梯形的四个角的时间，利用乒乓同步的原理得到两侧光纵的同步差如下：△t₁=（△t_n－△t_r）/2－△t₂。

此时只需要调整光纵装置（即使用电力专用CPU芯片的本侧装置）的采样时刻，将同步差△t₁尽可能的趋向于0，完成光纵两侧装置的同步过程，保证纵联差动保护的可靠性。

本方法在低主频的国产电力专用CPU芯片上实现低实时光纵保护的应用。在低主频的国产电力专用CPU芯片上固化光纵同步的算法。

固化的光纵乒乓同步算法采用优化后的基准时间点。

在固化的光纵同步算法中使用国产电力专用CPU芯片的纳秒计数做为后续同步算法的基准。

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。