电气运行装置和用于消除设备故障的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电气运行装置，该电气运行装置具有针对数字测量值的预处理装置，其中，预处理装置具有集成电路和电子存储器组件，该电子存储器组件具有逻辑电路的配置，并且其中，电气运行装置被设计为识别预处理装置中的故障，其特征在于，电气运行装置被设计为在有故障的情况下中断预处理装置的运行，直到逻辑电路的配置从配置存储器组件加载到电子存储器组件中。本发明专利技术还涉及一种用于消除设备故障的方法。的方法。的方法。

【技术实现步骤摘要】
电气运行装置和用于消除设备故障的方法


[0001]本专利技术涉及一种根据本专利技术的电气运行装置以及一种根据本专利技术的用于消除设备故障的方法。

技术介绍

[0002]所谓的“单粒子翻转”(Single Event Upset，SEU)是“软错误(Soft Error)”，即在高能电离辐射(例如重离子、质子、伽马射线、宇宙射线)通过时可能在半导体组件中引起的“软”错误。“单粒子翻转”例如表现为存储器组件或寄存器中的位反转(Bitflip)(位状态的变化)，这可能导致相关部件的故障情况。归类为“软错误”是因为SEU不会对相关部件造成永久性损坏。例如在Wikipedia上描述了这种效应(永久链接：https://de.wikipedia.org/w/index.php？title＝Single_Event_Upset&oldid＝163234538)。
[0003]“现场可编程门阵列”(Field Programmable Gate Array，FPGA)或可编程逻辑门是数字技术的集成电路，在该集成电路中可以加载逻辑电路。例如从Wikipedia中已知这种FPGA(永久链接https://de.wikipedia.org/w/index.php？title＝Field_Programmable_Gate_Array&ol did＝206575960)。在FPGA中可以以类似于经典门阵列的方式特定于客户地实现复杂的数字电路功能。
[0004]目前，FPGA及其可自由编程的逻辑在现代多功能保护和控制设备中得到广泛使用。经常使用基于所谓的“静态随机存取存储器”(static random
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access memory，SRAM)的FPGA，这种FPGA虽然成本低，但会受到SEU效应的影响并且因此容易出现故障情况。
[0005]与门阵列的硬布线相比，对于绝大多数FPGA，灵活布线特性的基础是埋入式SRAM，其在系统启动(“Power
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up(上电)”)时被完全地填满。该SRAM被称为“配置随机存取存储器”(Configuration random
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access memory，CRAM)并且利用其内容负责FPGA的各个基本逻辑功能的配置和互连，并且由此产生所需的内部电路。
[0006]尤其电压和电流的模拟测量值被视为特别关键，因为在将模拟测量参量数字化之后，单个失真的数字测量值也可能导致了设备中的错误决策。在保护技术中，这例如可能导致保护设备的错误触发并且因此导致电网部段的关断。也可以想到妨碍触发。可能出现高额的经济损失。
[0007]保护设备例如由产品手册“SIPROTEC 5
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用于3极触发的距离保护、线路差动保护和过电流定时保护7SA82、7SD82、7SL82、7SA84、7SD84、7SA86、7SD86、7SL86、7SJ86(SIPROTEC 5
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Distanzschutz,Leitungsdifferentialschutz und f
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polige
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7SA82、7SD82、7SL82、7SA84、7SD84、7SA86、7SD86、7SL86、7SJ86)”已知，文档版本：C53000
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G5000
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C010
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D.01，发行时间：2020年8月，V8.30。
[0008]现代FPGA具有附加功能，该附加功能可以在几分之一秒内探测到软错误并将其转发给具有决策能力的实体(例如中央处理单元，central processing unit，CPU)。例如由至今尚未公布的申请文件号为21154309.5的欧洲专利申请已知，根据针对电气运行装置中的处理后的数据的测试值来快速且可靠地识别SEU。
[0009]此外已知，在FPGA中定期地自动识别位错误。可以识别到不同类型的“软错误”。因此，场景不完全局限于SEU，而是还包括具有“电磁干扰”(Electromagnetic Interference，EMI)的问题。在此，EMI例如可能由于借助电磁效应使其他设备故障而产生。
[0010]在此，例如针对FPGA的逻辑电路的整个配置形成校验和，即在最简单的情况下将所有位相加。由莱迪思半导体(Lattice Semiconductor)于2012年公开的出版物“LatticeXP2软错误检测(SED)使用指南(LatticeXP2 Soft Error Detection(SED)Usage Guide)”已知，借助循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)检查FPGA的配置。然而，例如在具有这种FPGA的保护设备的运行中已经表明，这种识别持续几毫秒到一秒。在该时间段内可能会发生故障情况，例如导致错误的开关操作和与之关联的损坏。
[0011]然而，为了更快地识别电气运行装置中的错误并避免错误操作，至今也使用冗余的信号处理。例如，三个设备或其测量值处理装置和处理器装置并行地运行。仅当至少两个设备提供相同的结果时，才将评估视为正确(“三选二”决策)。这种构造方式具有缺点，即其比较复杂和昂贵并且具有更高的空间需求。
[0012]由于当出现SEU时不再保证FPGA的正确功能，因此必须通过重新配置其CRAM来“修复”FPGA。该重新配置意味着短时间的“功能性中断(Functional Interrupt)”；FPGA对外的所有接口都暂停一定的时间段。然后设备执行重新启动(Reboot)，以重新确保可靠的运行。根据设备，该过程大约需要半分钟。在该时间段期间，例如保护设备尚未准备好使用，这会为输电网络的其他运行装置带来间接损坏的风险。这尤其成问题，因为经验表明，具有多个保护设备的大型网络运营商大约每月记录到一次保护设备的这种由SEU引起的暂时性失效。另一个缺点是，客户可以看到保护设备的重新启动，并且该客户可能不得不向例如中央调度部报告保护设备的失效。通常，在重新启动的情况下，技术人员必须手动地检查保护设备，无论是通过远程还是必要时甚至在现场。两者都很复杂并且产生成本。

技术实现思路

[0013]从已知的电气运行装置出发，本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种能够相对低成本地生产的运行装置，利用该运行装置可以相对可靠地避免由于电离辐射对半导体组件的影响而引起的电网控制中的错误。
[0014]本专利技术通过根据本专利技术的电气运行装置来解决上述技术问题。
[0015]电气运行装置例如可以具有保护设备，该保护设备布置在电能传输网络或电能分配网络中并且例如确保距离保护和/或差动保护和/或过电压保护。保护设备可以相应地将保护指令发送到电网中的断路器。电能传输网络或电能分配网络可以与中压级(超过1kV直至52kV)或高压级(超过52kV)相关联。
[0016]可以设置用于运行装置的测量装置。该测量装置例如测量电流值和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电气运行装置(1)，具有针对数字测量值(12)的预处理装置(13)，其中，所述预处理装置(13)具有集成电路(14)和电子存储器组件(15)，所述电子存储器组件具有逻辑电路的配置，并且其中所述电气运行装置(1)被设计为识别所述预处理装置(13)中的故障，其特征在于，所述电气运行装置(1)被设计为在有故障的情况下中断所述预处理装置(13)的运行，直到逻辑电路的配置(31)从配置存储器组件(30)加载到所述电子存储器组件(15)中。2.根据权利要求1所述的电气运行装置(1)，其特征在于，所述集成电路(14)具有现场可编程门阵列，并且所述电子存储器组件(15)具有静态随机存取存储器。3.根据权利要求1或2所述的电气运行装置(1)，其特征在于，所述配置存储器组件(30)具有配置随机存取存储器(CRAM)。4.根据上述权利要求中任一项所述的电气运行装置(1)，其特征在于，所述电气运行装置(1)具有保护设备，所述保护设备被设计为借助数据通信装置(20)将具有保护指令的数据报文(29)发送到电网(2)中的其他运行装置(4)。5.根据权利要求4所述的电气运行装置(1)，其特征在于，所述保护设备(1)被设计为在对配置进行加载的持续时间内关闭用于所述预处理装置(13)的硬件驱动器和/或所述保护设备(1)的保护功能。6.根据上述权利要求中任一项所述的电气运行装置(1)，其特征在于，所述电气运行装置(1)被设计为将位反转识别为故障。7.根据上述权利要求中任一项所述的电气运行装置(1)，其特征在于，所述电气运行装置(1)被设计为仅在已经检查了所述预处理装置(13)的所加载的配置(31)的效能性之后才重新开始所述预处理装置(13)的运行。8.根据上述权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：R考夫曼，D珀斯多夫，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：