本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)，更具體地，涉及一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在繼電保護(hù)裝置開(kāi)發(fā)和日常運(yùn)維過(guò)程中，復(fù)雜業(yè)務(wù)功能的反復(fù)驗(yàn)證、故障的快速診斷、反演及定位是必然要面對(duì)的難題。尤其是在物理裝置有限的情況下，多個(gè)開(kāi)發(fā)/運(yùn)維人員需要復(fù)用同一臺(tái)物理裝置，每個(gè)人調(diào)查的問(wèn)題不一，數(shù)據(jù)源不一樣，定值、參數(shù)等設(shè)置也不一樣，頻繁的裝置設(shè)定和時(shí)間沖突導(dǎo)致了互相干擾，這給故障調(diào)查帶來(lái)了不利的影響。因而，如何根據(jù)繼電保護(hù)裝置嵌入式軟件特點(diǎn)，通過(guò)大量廉價(jià)且通用的pc機(jī)虛擬運(yùn)行實(shí)際物理裝置上的嵌入式軟件，并獲得較為一致的業(yè)務(wù)功能，也就成為了擺在繼電保護(hù)裝置開(kāi)發(fā)人員面前的一大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度系統(tǒng)及方法。本發(fā)明基于虛擬裝置技術(shù)，在pc機(jī)仿真調(diào)度任務(wù)調(diào)度方面，通過(guò)基于等長(zhǎng)時(shí)間片的調(diào)度算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)任務(wù)、非實(shí)時(shí)任務(wù)的有序調(diào)度，并結(jié)合pc機(jī)性能實(shí)際指標(biāo)，通過(guò)等比例放大任務(wù)執(zhí)行周期的方式來(lái)虛擬真實(shí)物理裝置執(zhí)行特性。

2、本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

3、本發(fā)明的第一方面提供了一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度系統(tǒng)，包括：pc機(jī)仿真調(diào)度系統(tǒng)程序和虛擬繼電保護(hù)裝置；

4、pc機(jī)仿真調(diào)度系統(tǒng)程序包括：ad緩沖數(shù)據(jù)區(qū)、開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)區(qū)、sdb內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)、任務(wù)調(diào)度模塊和虛擬控制模塊；任務(wù)調(diào)度模塊用于執(zhí)行基于等長(zhǎng)時(shí)間片的任務(wù)調(diào)度策略，包括：實(shí)時(shí)任務(wù)優(yōu)先級(jí)高于周期性任務(wù)，周期性任務(wù)等比例放大后結(jié)合調(diào)度最小時(shí)間片配置執(zhí)行周期；

5、虛擬繼電保護(hù)裝置包括：虛擬ad采集板、虛擬開(kāi)入/開(kāi)出板、虛擬通信管理板和虛擬液晶/led燈。

6、優(yōu)選地，所述ad緩沖數(shù)據(jù)區(qū)從虛擬ad采集板讀取存放模擬量數(shù)據(jù)，與實(shí)際嵌入式軟件一致，用于保證采樣功能處理的一致性；

7、所述開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)區(qū)用于讀寫(xiě)虛擬開(kāi)入/開(kāi)出板中的開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)，與實(shí)際嵌入式軟件一致，用于保證開(kāi)入開(kāi)出處理的一致性；

8、所述sdb內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)sdc文件生成，與實(shí)際嵌入式軟件一致，與虛擬通信管理板交互，用于數(shù)據(jù)管理、通信管理；

9、所述虛擬控制模塊與虛擬液晶/led燈交互，用于觀察虛擬繼電保護(hù)裝置外特性。

10、優(yōu)選地，所述任務(wù)調(diào)度模塊包括：任務(wù)注冊(cè)管理線程及任務(wù)調(diào)度線程；

11、所述任務(wù)注冊(cè)管理線程用于配置管理參數(shù)和監(jiān)聽(tīng)新任務(wù)注冊(cè)；

12、所述任務(wù)調(diào)度線程用于執(zhí)行基于等長(zhǎng)時(shí)間片的任務(wù)調(diào)度算法，任務(wù)調(diào)度遵從優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先，同級(jí)別任務(wù)按先入先出順序執(zhí)行的調(diào)度策略。

13、優(yōu)選地，所述虛擬ad采集板為以comtrade文件注入方式生成的ad采樣板數(shù)據(jù)區(qū)；

14、所述虛擬開(kāi)入/開(kāi)出板為以comtrade文件注入方式生成的開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)區(qū)；

15、所述虛擬液晶/led燈用于顯示虛擬led燈，模擬量開(kāi)關(guān)量狀態(tài)、定值。

16、本發(fā)明的第二方面提供了一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度方法，基于所述的一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度系統(tǒng)，包括以下步驟：

17、執(zhí)行任務(wù)注冊(cè)管理線程算法的步驟a，包括：配置時(shí)間片大小和周期放大倍數(shù)，并將監(jiān)聽(tīng)到的新任務(wù)注冊(cè)加入任務(wù)隊(duì)列；

18、基于等長(zhǎng)時(shí)間片的任務(wù)調(diào)度算法的步驟b，包括：配置調(diào)度當(dāng)前時(shí)間片和允許的最大任務(wù)數(shù)，并在每個(gè)時(shí)間片按順序執(zhí)行任務(wù)，優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先執(zhí)行，同優(yōu)先級(jí)的串行執(zhí)行，并將時(shí)間片執(zhí)行結(jié)果實(shí)時(shí)寫(xiě)回內(nèi)存變量表。

19、優(yōu)選地，步驟a包括：

20、步驟a.1：初始化管理參數(shù)，包括：調(diào)度最小時(shí)間片ts和周期放大倍數(shù)nt；

21、步驟a.2：進(jìn)入等待循環(huán)，每秒循環(huán)設(shè)定的次數(shù)，持續(xù)監(jiān)聽(tīng)是否有新的任務(wù)注冊(cè)，出現(xiàn)新任務(wù)注冊(cè)時(shí)，若新任務(wù)注冊(cè)是實(shí)時(shí)任務(wù)，則加入實(shí)時(shí)任務(wù)隊(duì)列，并通知任務(wù)調(diào)度線程有新任務(wù)添加；若新任務(wù)注冊(cè)是周期性任務(wù)，繼續(xù)執(zhí)行步驟a.3；

22、步驟a.3：將周期性任務(wù)的周期tx按照周期放大倍數(shù)nt放大，判斷與調(diào)度最小時(shí)間片ts的大小關(guān)系，若nt·tx≤ts，則將周期性任務(wù)的周期更新為調(diào)度最小時(shí)間片ts；若nt·tx>ts，將周期性任務(wù)的周期更新為nt·tx；

23、步驟a.4：將更新周期后的周期性任務(wù)加入周期任務(wù)隊(duì)列，通知任務(wù)調(diào)度線程有新任務(wù)添加，并返回步驟a.2，持續(xù)監(jiān)聽(tīng)。

24、優(yōu)選地，通過(guò)等比例放大后結(jié)合調(diào)度最小時(shí)間片配置執(zhí)行周期使得整體執(zhí)行時(shí)間變慢，不改變?nèi)蝿?wù)之間的相對(duì)時(shí)間。

25、優(yōu)選地，設(shè)置調(diào)度最小時(shí)間片ts為10ms，周期放大倍數(shù)nt為10倍。

26、優(yōu)選地，步驟b包括：

27、步驟b.1：初始化調(diào)度參數(shù)，包括：調(diào)度當(dāng)前時(shí)間片和允許的最大任務(wù)數(shù)；

28、步驟b.2：判斷當(dāng)前時(shí)間片是否耗盡，若未耗盡，繼續(xù)休眠等待至耗盡，若已耗盡，解析實(shí)時(shí)任務(wù)隊(duì)列和周期任務(wù)隊(duì)列；若實(shí)時(shí)任務(wù)隊(duì)列中有待執(zhí)行的實(shí)時(shí)任務(wù)，執(zhí)行步驟b.3；若實(shí)時(shí)任務(wù)隊(duì)列中沒(méi)有待執(zhí)行的實(shí)時(shí)任務(wù)，執(zhí)行步驟b.4；

29、步驟b.3：執(zhí)行實(shí)時(shí)任務(wù)，并記錄中間結(jié)果數(shù)據(jù)；執(zhí)行完后，從實(shí)時(shí)任務(wù)隊(duì)列中刪除執(zhí)行完的實(shí)時(shí)任務(wù)；

30、步驟b.4：周期任務(wù)隊(duì)列按先入先出順序執(zhí)行的調(diào)度策略，周期任務(wù)隊(duì)列為周期先入先出任務(wù)隊(duì)列，判斷周期先入先出任務(wù)隊(duì)列中是否有待執(zhí)行的周期性任務(wù)，若有待執(zhí)行的周期性任務(wù)，執(zhí)行步驟b.5，否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟b.2，等待開(kāi)始下一輪的調(diào)度；

31、步驟b.5：將周期先入先出任務(wù)隊(duì)列按優(yōu)先級(jí)從高到低排序；執(zhí)行優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)，并將其從周期先入先出任務(wù)隊(duì)列中刪除，執(zhí)行完后跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟b.2，等待開(kāi)始下一輪的調(diào)度。

32、優(yōu)選地，設(shè)置調(diào)度當(dāng)前時(shí)間片為10ms，允許的最大任務(wù)數(shù)為100。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少包括：本發(fā)明了針對(duì)繼電保護(hù)及同類嵌入式裝置的特點(diǎn)，在虛擬裝置技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供了一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度方法，實(shí)現(xiàn)在通用pc機(jī)上進(jìn)行嵌入式軟件的仿真調(diào)度運(yùn)行。充分考慮到繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件的特點(diǎn)，引入了基于等長(zhǎng)時(shí)間片的調(diào)度算法來(lái)模擬實(shí)際物理裝置的運(yùn)行特性，較好地保證了虛擬裝置和實(shí)際物理裝置的一致性。

技術(shù)特征：

1.一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，包括：pc機(jī)仿真調(diào)度系統(tǒng)程序和虛擬繼電保護(hù)裝置；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于：

5.一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度方法，基于根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度方法，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度方法，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度方法，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度系統(tǒng)及方法，嵌入式軟件仿真調(diào)度系統(tǒng)的PC機(jī)仿真調(diào)度系統(tǒng)程序包括：AD緩沖數(shù)據(jù)區(qū)、開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)區(qū)、SDB內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)、任務(wù)調(diào)度模塊和虛擬控制模塊；任務(wù)調(diào)度模塊用于執(zhí)行基于等長(zhǎng)時(shí)間片的任務(wù)調(diào)度策略，包括：實(shí)時(shí)任務(wù)優(yōu)先級(jí)高于周期性任務(wù)，周期性任務(wù)等比例放大后結(jié)合調(diào)度最小時(shí)間片配置執(zhí)行周期；虛擬繼電保護(hù)裝置包括：虛擬AD采集板、虛擬開(kāi)入/開(kāi)出板、虛擬通信管理板和虛擬液晶/LED燈。本發(fā)明繼電保護(hù)裝置的嵌入式軟件仿真調(diào)度方法實(shí)現(xiàn)了在通用PC機(jī)上進(jìn)行嵌入式軟件的仿真調(diào)度運(yùn)行，基于等長(zhǎng)時(shí)間片的調(diào)度算法來(lái)模擬實(shí)際物理裝置的運(yùn)行特性，較好地保證了虛擬裝置和實(shí)際物理裝置的一致性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉高,蔣樹(shù)峰,肖正強(qiáng),袁海濤,嚴(yán)巖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京四方繼保工程技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8