張　裕，宋　琨，張國榮，王國朝.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津　　30045 .深圳市行健自動化股份有限公司，廣東深圳　　58055

基于Delphi的多故障錄波器管理系統(tǒng)研究與設(shè)計

張裕1，宋琨1，張國榮1，王國朝2
1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452 2.深圳市行健自動化股份有限公司，廣東深圳518055

摘要故障錄波器是提高電力系統(tǒng)安全運行的重要自動裝置，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或振蕩時，它能自動記錄整個故障過程中各種電氣量的變化。本文闡述國內(nèi)外故障錄波器的錄波文件解析、定值獲取及下載方式等，介紹基于Delphi的多故障錄波器管理系統(tǒng)的系統(tǒng)框架、功能實現(xiàn)及效果。

關(guān)鍵詞故障；錄波器；錄波文件；定值管理；Comtrade；Delphi

0 引言

電力系統(tǒng)故障錄波器是研究現(xiàn)代電網(wǎng)的基礎(chǔ)，也是評價繼電保護(hù)動作行為及分析設(shè)備故障性質(zhì)和原因的重要依據(jù)。電力系統(tǒng)故障錄波器已成為電力系統(tǒng)記錄動態(tài)過程的重要智能裝置，其主要任務(wù)是記錄系統(tǒng)發(fā)生故障短路、系統(tǒng)振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等擾動前、后電氣參數(shù)變化歷程以及開關(guān)動作情況[1]。通過對這些電氣量的分析、比較，可以判斷保護(hù)是否正確動作，提高電力系統(tǒng)的安全運行水平。

隨著電力系統(tǒng)故障和暫態(tài)數(shù)據(jù)記錄裝置的飛速發(fā)展，要求制定出一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)格式，以便于利用各種設(shè)備進(jìn)行自動分析、試驗、計算和電力系統(tǒng)仿真，或在故障、擾動條件下進(jìn)行保護(hù)方案的驗證，Comtrade標(biāo)準(zhǔn)格式的錄波文件在此條件下被提出了。該格式的錄波文件記錄了如采樣率、通道號及線路頻率等內(nèi)容，提供了暫態(tài)分析的所有必要信息[2]。另外，國內(nèi)外的故障錄波器的數(shù)據(jù)采集定值和保護(hù)定值，如CT變比、過流保護(hù)定值、零序過流保護(hù)定值、負(fù)序過流保護(hù)定值等，故障錄波器較常使用工控協(xié)議Modbus協(xié)議進(jìn)行通訊設(shè)計。

在目前的工程應(yīng)用中，每家廠商的故障錄波器都需要安裝自家的故障錄波軟件，雖然錄波軟件大都遵照Comtrade標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成了錄波文件，但無法讀取其他廠商的故障錄波器的錄波文件和定值數(shù)據(jù)，管理功能單一，無法對多故障錄波器進(jìn)行統(tǒng)一管理。

本文介紹一種基于Delphi的多故障錄波器管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過Delphi軟件平臺對Comtrade波形文件、定值Modbus協(xié)議進(jìn)行解析、運算、顯示及下載，并且為多故障錄波器的Comtrade波形文件和定值參數(shù)提供接入入口，用戶可通過該管理系統(tǒng)對不同的多類故障錄波器進(jìn)行配置、波形文件調(diào)取、顯示等。

1 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)使用FTP協(xié)議獲取故障錄波器生成的Comtrade文件，通過Delphi讀取文件流的方式，對Comtrade文件進(jìn)行獲取、解析，將文件信息發(fā)送至故障錄波管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心；另外通過Delphi串口解析的方式，對故障錄波器的定值參數(shù)進(jìn)行獲取，建立定值參數(shù)的上傳/下載通道，最終本系統(tǒng)使用Delphi軟件平臺設(shè)計C/S架構(gòu)軟件進(jìn)行故障錄波管理系統(tǒng)的發(fā)布。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖1。

2 Comtrade錄波文件解析

本系統(tǒng)對Comtrade99版標(biāo)準(zhǔn)的文件構(gòu)成和內(nèi)容進(jìn)行了深入研究，圖2是COMTRADE 99版標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)示意圖[3]。

其中，以HDR文件表示頭文件，CFG文件表示配置文件，DAT文件表示數(shù)據(jù)文件，INF文件表示信息文件。頭文件為是一種可選的ASCII文本文件，頭文件的創(chuàng)建者可以以任何需要的順序創(chuàng)建任何信息，配置文件用以說明數(shù)據(jù)文件的格式，并記錄了如采樣率，通道號及線路頻率等項，數(shù)據(jù)文件記錄的數(shù)據(jù)包括每個輸入通道的每次采樣值，信息文件是一種文件創(chuàng)建者希望使之對用戶有用的信息之外的特別信息[4]。

本文重點對數(shù)據(jù)文件進(jìn)行介紹，數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)類型由配置文件所定，包括ASCII文件和Binary文件。數(shù)據(jù)文件每個記錄包含如下的信息：

n， timestamp，A1，A2，……Ak，D1，D2，……Dm

其中n為總共的采樣數(shù)量，timestamp為時標(biāo)，A1，A2，……Ak為模擬量，D1，D2，……Dm為數(shù)據(jù)量。在ASCII文件中，模擬量和數(shù)據(jù)量是以ASCII碼來標(biāo)識，在Binary文件，模擬量和數(shù)據(jù)量以二進(jìn)制來表示[5]。

本系統(tǒng)通過Delphi讀取文件流的方式，對配置文件、數(shù)據(jù)文件進(jìn)行文件流讀取，截取每條記錄的采樣數(shù)量，時標(biāo)，模擬量和數(shù)據(jù)量，通過解析后，得出最終數(shù)據(jù)類型，發(fā)送至數(shù)據(jù)中心，供故障錄波器管理系統(tǒng)發(fā)布平臺進(jìn)行顯示。顯示效果如圖3、圖4所示。

3 故障錄波器Modbus定值解析

在電力系統(tǒng)故障錄波器中的定值通訊中，我們選取Modbus協(xié)議進(jìn)行研究設(shè)計。Modbus網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，每臺控制器若想讀取數(shù)據(jù)，必須知道設(shè)備地址，并將Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)，最終獲取該協(xié)議信息。

表1　Modbus協(xié)議地址表

本系統(tǒng)對Modbus協(xié)議的解析工作是通過Delphi進(jìn)行串口監(jiān)聽來完成的，表1是讀取Modbus協(xié)議所需的信息，如起始地址、結(jié)束地址、數(shù)據(jù)含義等。通過Delphi給串口相應(yīng)地址發(fā)送報文，并截獲Modbus發(fā)回的報文內(nèi)容，獲取故障錄波器定值。

4 多故障錄波器管理系統(tǒng)的管理價值

本系統(tǒng)可以對于多通道數(shù)據(jù)進(jìn)行合并顯示，方便用戶進(jìn)行波形的比較分析，如圖5所示。并且，本系統(tǒng)可接入多個、多類型的故障錄波器的錄波數(shù)據(jù)，用戶可以增加或刪減相應(yīng)的故障錄波器，對工程項目中涉及到的所有類型的故障錄波器進(jìn)行統(tǒng)一管理，不需要因為不同的故障錄波器而去使用不同的故障錄波軟件。如圖6所示。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)對電力系統(tǒng)故障錄波器進(jìn)行充分調(diào)研，使用Delphi軟件平臺對故障錄波Comtrade文件和定值Modbus數(shù)據(jù)進(jìn)行了獲取、解析、顯示，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)故障錄波軟件的功能搭建，確保了當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障短路、系統(tǒng)振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等擾動時，故障錄波文件能被及時召喚和顯示，供專家進(jìn)行事故分析、排查。

另外，本系統(tǒng)建立的多故障錄波器管理功能，對多故障錄波器進(jìn)行統(tǒng)一管理，定值配置，提高了電力系統(tǒng)中故障錄波器應(yīng)用的管理水平。

參考文獻(xiàn)

[1]陳昊琳.故障錄波器發(fā)展歷程及現(xiàn)狀分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（5）：148-152.

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[3]丁俊健，陸于平.Comtrade 99版新標(biāo)準(zhǔn)在大型發(fā)變組故障錄波分析軟件中的應(yīng)用研究[J].電力自動化設(shè)備，2001，21（11）：22-24.

[4]郭振華.電力故障錄波數(shù)據(jù)的分析方法研究與軟件設(shè)計[D].湖南：湖南大學(xué)，2011.

[5]郭宏，于凱平.Comtrade格式數(shù)據(jù)文件的解析、顯示及分析[J].冶金自動化，2009（2）：248-253.

中圖分類號TP39

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1674-6708（2015）140-0167-03