本书立足我国智能电网技术的发展需求，系统介绍电力系统自主可控芯片化继电保护关键技术与应用。全书共8章。第1章阐述继电保护装置的发展、构成及现状；第2章提出基于集成电路的纳米继电器思想，给出纳米继电器的结构、分类及技术特点；第3章介绍继电保护SoC芯片的发展、核心架构、硬件算法、内嵌安全模块、开发环境、验证及测试方法；第4章分析继电保护专用操作系统的需求及开发背景，介绍继电保护嵌入式操作系统及应用；第5章阐明芯片化保护装置系统架构、软硬件平台、外特性、可靠性机制及运维技术；第6章介绍基于嵌入式可信计算、容错与主动免疫的芯片化保护信息安全防护技术；第7章给出芯片化保护装置的通用试验、就地安装试验及可靠性强化试验；第8章介绍芯片化保护组网、安装、运维及工程应用，并给出应用成效与分析。
样章试读
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“智能电网技术与装备丛书”序
前言
第1章 继电保护装置概述 1
1.1 继电保护的概述与要求 1
1.1.1 继电保护概述 1
1.1.2 对电力系统继电保护的基本要求 2
1.2 继电保护装置的构成 4
1.2.1 模拟型继电保护装置的基本结构 5
1.2.2 微机型继电保护装置的基本结构 6
1.3 继电保护装置的发展历程与发展趋势 6
1.3.1 继电保护装置的发展历程 6
1.3.2 继电保护装置的现状及发展趋势 8
参考文献 9
第2章 纳米继电器 10
2.1 纳米继电器思想的提出 10
2.2 纳米继电器的结构 10
2.3 纳米继电器的分类 11
2.3.1 逻辑判断类纳米继电器 11
2.3.2 电气参量计算类纳米继电器 13
2.3.3 采样值处理类纳米继电器 14
2.3.4 通信管理类纳米继电器 14
2.3.5 时间管理类纳米继电器 14
2.4 纳米继电器的并行处理模式 15
第3章 继电保护SoC芯片 17
3.1 继电保护SoC芯片概述与发展 17
3.1.1 继电保护SoC芯片的概述 17
3.1.2 继电保护SoC芯片的发展历程 18
3.1.3 继电保护SoC芯片的发展趋势 20
3.2 继电保护SoC芯片系统结构设计 22
3.2.1 继电保护SoC芯片应用场景分析 22
3.2.2 需求驱动的多核SoC系统架构设计 23
3.2.3 CPU核定制化设计 27
3.2.4 系统总线架构 36
3.2.5 核间数据交互机制设计 37
3.3 芯片级硬件算法 41
3.3.1 前置数据处理类算法 41
3.3.2 电气参量计算类算法 45
3.3.3 数据管理类算法 50
3.3.4 网络通信类算法 52
3.3.5 硬件算法的 IP定制 58
3.3.6 专用 DSP 62
3.4 芯片内嵌安全模块 67
3.4.1 密码服务模块 67
3.4.2 安全防护单元 73
3.4.3 存储器保护单元 75
3.4.4 安全 COS 76
3.5 芯片开发环境 79
3.6 芯片验证及测试方法 86
3.6.1 芯片设计制造流程及其中的测试方法 86
3.6.2 功能验证 89
3.6.3 静态时序分析 90
3.6.4 门级仿真 91
参考文献 92
第4章 继电保护嵌入式操作系统 93
4.1 嵌入式操作系统概述 93
4.1.1 嵌入式操作系统的基本概念 93
4.1.2 宏内核与微内核 94
4.1.3 任务的管理与调度 95
4.1.4 中断和时钟 99
4.1.5 动态内存管理 104
4.2 继电保护专用操作系统的开发背景 106
4.2.1 为什么继电保护装置需要操作系统 106
4.2.2 继电保护装置对操作系统的要求 107
4.2.3 专用操作系统的开发背景 108
4.3 继电保护嵌入式操作系统及应用 109
4.3.1 微内核架构 109
4.3.2 单核操作系统应用 112
4.3.3 双核操作系统应用 114
4.3.4 嵌入式操作系统应用总结 121
参考文献 122
第5章 芯片化保护装置 123
5.1 芯片化保护装置系统架构 123
5.1.1SoC芯片内核功能分布 123
5.1.2 多核通信机制 125
5.1.3 前置数据处理实现 127
5.2 芯片化保护装置硬件平台 130
5.2.1 高压保护装置架构 130
5.2.2 低压保护装置架构 133
5.3 芯片化保护装置软件平台 137
5.3.1 总体架构 137
5.3.2 工作模式 139
5.3.3 驱动层 141
5.3.4 系统层 143
5.3.5 应用层 146
5.4 芯片化保护装置外特性 148
5.4.1 小型化技术 148
5.4.2 低功耗技术 149
5.4.3 高防护技术 151
5.5 芯片化保护装置可靠性机制 154
5.5.1 关键数据不出芯片 154
5.5.2 多核共享资源的安全管理机制 156
5.5.3 电力专用子系统的全过程监控机制 159
5.5.4 多核安全复位机制 160
5.6 芯片化保护装置运维技术 164
5.6.1 接口设计技术 164
5.6.2 即插即用技术 165
第6章 芯片化保护信息安全防护技术 169
6.1 嵌入式可信计算 169
6.1.1 嵌入式可信防护体系概述 169
6.1.2 嵌入式可信组件软件架构 174
6.1.3 功能模块布局 177
6.1.4 程序逻辑 180
6.2 容错 183
6.2.1 容错的定义和功能 183
6.2.2 故障数据检测 183
6.2.3 风险评估策略 185
6.2.4 状态恢复策略 188
6.2.5 嵌入式容错组件 189
6.3 主动免疫 193
6.3.1 主动免疫的概念和机理 193
6.3.2 主动免疫的机制 195
6.3.3 主动免疫参考架构 197
参考文献 199
第7章 试验验证 200
7.1 继电保护通用试验 200
7.1.1 功能试验 200
7.1.2 数字仿真试验 200
7.1.3 气候环境试验 200
7.1.4 电磁兼容试验 208
7.1.5 电气性能和安全规范试验 210
7.2 就地安装的保护装置试验 211
7.2.1 IP防护试验 211
7.2.2 内部器件温升试验 213
7.2.3 太阳辐射试验 214
7.2.4 跌落与锤击 215
7.3 保护装置可靠性强化试验 216
7.3.1 高加速寿命试验 216
7.3.2 快速暂态过电压试验 220
7.3.3 长期老化寿命试验 220
第8章 芯片化保护工程应用 222
8.1 二次系统架构 222
8.1.1 基本原则 222
8.1.2 配置方案 223
8.2 芯片化保护组网 224
8.2.1 组网方案 225
8.2.2 延时可测技术 227
8.2.3 同源双网技术 228
8.3 芯片化保护安装 231
8.3.1 组屏方案 231
8.3.2 就地安装 236
8.3.3 预制光缆 238
8.3.4 免熔接光纤配线箱 240
8.4 芯片化保护运维 244
8.4.1 设备管理单元 244
8.4.2 系统配置工具 247
8.4.3 调试检修工具 250
8.4.4 运维方案 252
8.5 芯片化保护应用 260
8.5.1 工程应用情况 260
8.5.2 典型整站示范应用 261
8.5.3 应用成效与分析 268
参考文献 270
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