一种基于多线程处理器的光伏直流电弧防御方法与流程

本技术涉及光伏发电安全及电力电子控制，特别涉及一种基于多线程处理器的光伏直流电弧防御方法。本技术同时涉及一种基于多线程处理器的光伏直流电弧防御装置、一种计算设备，以及一种计算机可读存储介质。

背景技术：

1、光伏直流电弧检测，即afci是目前光伏行业的刚需，因为直流电弧是引起分布式光伏火灾的最核心因素。现有afci方案主要依赖简单的傅里叶变换fft和能量门限判定。

2、然而，光伏逆变器自身的开关动作、阴影遮挡产生的扰动、以及电网侧的反馈噪声，其频域能量极易与真实电弧重叠，呈现误报过高的情况，进而导致逆变器频繁误停机，严重影响发电收益。并且直流电弧发生瞬间温度可达3000 ℃，必须在100 ms，甚至更短时间内切断电路。传统基于云端或低速微控制单元mcu的方案计算延迟大，无法满足瞬时关断要求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供了一种基于多线程处理器的光伏直流电弧防御方法，以解决现有技术中存在的技术缺陷。本技术实施例同时提供了一种基于多线程处理器的光伏直流电弧防御装置，一种计算设备，以及一种计算机可读存储介质。

2、根据本技术实施例的第一方面，提供了一种基于多线程处理器的光伏直流电弧防御方法，包括：

3、基于多线程处理器的adc对光伏直流母线电流进行过采样，同步调用所述多线程处理器的自适应陷波算法，实时滤除光伏逆变器动态开关的频点干扰，得到初始采样数据；

4、将所述多线程处理器的硬件线程划分为相互隔离的第一线程域和第二线程域，其中，所述第一线程域用于控制最大功率点跟踪，所述第二线程域用于电弧检测；

5、基于所述第一线程域进行mppt功率运算，并基于运算结果调整所述光伏逆变器动态开关，并在单周期的mppt功率运算后生成触发信号；

6、响应于所述触发信号，所述第二线程域基于所述初始采样数据确定电弧识别结果，若所述电弧识别结果为电弧告警，则所述第一线程域操作多线程处理器的内置pwm紧急封锁寄存器，切断光伏直流回路。

7、可选地，所述响应于所述触发信号，所述第二线程域基于所述初始采样数据确定电弧识别结果，包括：

8、响应于所述触发信号，所述第二线程域提取所述初始采样数据的特征向量，得到包含突变熵、时域峰度、宽频能量平坦度的电弧多维特征向量；

9、通过所述第二线程域，将所述电弧多维特征向量输入片上轻量化tiny-cnn模型进行电弧识别，得到所述电弧识别结果，其中所述电弧识别结果包含正常运行或电弧告警。

10、可选地，所述轻量化tiny-cnn用于光伏电弧识别的二值化权重以打包位流格式预存于片外闪存或片内共享存储器；当所述第二线程域通过当前的所述电弧多维特征向量，执行当前网络层推理运算时，所述第二线程域配置的权重dma引擎异步并行对下一层二值化权重进行读取与位流解包处理。

11、可选地，所述将所述多线程处理器的硬件线程划分为相互隔离的第一线程域和第二线程域，包括：

12、基于所述多线程处理器的可控动态多线程架构在每条指令中附加mark标记，其中，所述mark标记包含对应指令所属的线程域标识与执行优先级；

13、基于所述mark标记携带的所述线程域标识区分归属第一线程域的mppt控制类指令与归属第二线程域的电弧检测类指令，同时结合所述mark标记记载的所述执行优先级动态分配处理器硬件运算资源。

14、可选地，所述mppt控制类指令包含mppt运算指令，所述电弧检测类指令包含电弧特征提取指令与tiny-cnn推理指令，其中，所述mppt控制类指令对应的mark标记中的执行优先级，统一配置为高优先级，所述电弧检测类指令对应的mark标记中的执行优先级，统一配置为低优先级；所述处理器硬件在指令发射阶段依托所述mark标记的所述执行优先级差异，优先调度所述mppt控制类指令占用运算单元。

15、可选地，当所述第一线程域产生高优先级mppt紧急运算需求时，暂停所述第二线程域当前正在执行的电弧相关运算流程，并保存该流程的中间运算数据，暂停期间不再向所述第二线程域分配运算资源，同时阻断所述第二线程域对存储区域的读写操作，仅允许第一线程域读写该存储区域以执行mppt运算；直至所述第一线程域完成全部所述mppt紧急运算后，解除对第二线程域的资源与存储访问限制，第二线程域调取预先保存的所述中间运算数据，接续执行被暂停的电弧相关运算流程。

16、可选地，所述多线程处理器配置相位可移动的片内存储器时钟，并且所述片内存储器时钟的工作时钟频率低于处理器内核主时钟频率；

17、当所述第一线程域进行mppt功率运算和/或所述第二线程域基于所述初始采样数据确定电弧识别结果过程中，所述片内存储器时钟同步动态调整输出时钟相位，适配处理器内核读写时序，并且所述多线程处理器对未被所述第一线程域与所述第二线程域占用读写通道的闲置存储器模块执行门控停钟操作。

18、可选地，当所述第二线程域输出的电弧识别结果为电弧告警，所述第二线程域同步输出电弧故障置信度；

19、所述第一线程域基于所述电弧故障置信度划分故障等级；

20、当所述电弧故障置信度小于等于第一置信度阈值，则所述故障等级为低置信度疑似电弧，所述第一线程域停止操作所述pwm紧急封锁寄存器，本地上报告警日志，并持续采集母线电流复判；

21、当所述电弧故障置信度大于所述第一置信度阈值，且小于等于第二置信度阈值，则所述故障等级为高置信度确认电弧，持续锁存pwm紧急封锁寄存器，同步向外设故障通信接口输出电弧故障报文；

22、当所述电弧故障置信度大于所述第二置信度阈值，则所述故障等级为超高置信度强电弧，封锁pwm同时触发硬件开关驱动信号，断开光伏组串前端直流断路器。

23、可选地，所述多线程处理器配置多级流水线并行执行架构，并将归属第一线程域的mppt功率运算任务，与归属第二线程域的电弧识别任务分别映射至所述多级流水线并行执行架构内两组相互隔离的流水线执行级。

24、可选地，两组流水线执行级分别设有相互独立的运算通路以及专属运算存储空间；每一运算通路仅可对自身配套的专属运算存储空间执行读写操作，第一线程域与第二线程域的运算过程分别在各自对应的流水线执行级内完成。

25、根据本技术实施例的第二方面，提供了一种基于多线程处理器的光伏直流电弧防御装置，包括：

26、采样模块，被配置为基于多线程处理器的adc对光伏直流母线电流进行过采样，同步调用所述多线程处理器的自适应陷波算法，实时滤除光伏逆变器动态开关的频点干扰，得到初始采样数据；

27、划分模块，被配置为将所述多线程处理器的硬件线程划分为相互隔离的第一线程域和第二线程域，其中，所述第一线程域用于控制最大功率点跟踪，所述第二线程域用于电弧检测；

28、mppt功率运算模块，被配置为基于所述第一线程域进行mppt功率运算，并基于运算结果调整所述光伏逆变器动态开关，并在单周期的mppt功率运算后生成触发信号；

29、光伏直流电弧识别与防御模块，被配置为响应于所述触发信号，所述第二线程域基于所述初始采样数据确定电弧识别结果，若所述电弧识别结果为电弧告警，则所述第一线程域操作多线程处理器的内置pwm紧急封锁寄存器，切断光伏直流回路。

30、根据本技术实施例的第三方面，提供了一种计算设备，包括：

31、存储器和处理器；

32、所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令时实现所述基于多线程处理器的光伏直流电弧防御方法的步骤。

33、根据本技术实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该指令被处理器执行时实现所述基于多线程处理器的光伏直流电弧防御方法的步骤。

34、根据本技术实施例的第五方面，提供了一种芯片，其存储有计算机程序，该计算机程序被芯片执行时实现所述基于多线程处理器的光伏直流电弧防御方法的步骤。

35、本技术提供的一种基于多线程处理器的光伏直流电弧防御方法，基于多线程处理器的adc对光伏直流母线电流进行过采样，同步调用所述多线程处理器的自适应陷波算法，实时滤除光伏逆变器动态开关的频点干扰，得到初始采样数据；将所述多线程处理器的硬件线程划分为相互隔离的第一线程域和第二线程域，其中，所述第一线程域用于控制最大功率点跟踪，所述第二线程域用于电弧检测；基于所述第一线程域进行mppt功率运算，并基于运算结果调整所述光伏逆变器动态开关，并在单周期的mppt功率运算后生成触发信号；响应于所述触发信号，所述第二线程域基于所述初始采样数据确定电弧识别结果，若所述电弧识别结果为电弧告警，则所述第一线程域操作多线程处理器的内置pwm紧急封锁寄存器，切断光伏直流回路。涉及一种利用边缘侧ai处理芯片对直流母线高频噪声进行特征识别，从而实现直流电弧精准判定，功率控制与电弧检测并行，降低电弧误报率，且电弧故障响应速度快，实现稳定发电的同时，提升光伏发电收益。