基于Delphi的多故障錄波器管理系統研究與設計

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研究與設計

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安全運行的重要自動裝置，當電力系統發生故障或振蕩時，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的系統框架、功能實現及效果。

關鍵詞故障；錄波器；錄波文件；定值管理；Comtrade；Delphi

0 引言

電力系統故障錄波器是研究現代電網的基礎，也是評價繼電保護動作行為及分析設備故障性質和原因的重要依據。電力系統故障錄波器已成為電力系統記錄動態過程的重要智能裝置，其主要任務是記錄系統發生故障短路、系統振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等擾動前、后電氣參數變化歷程以及開關動作情況[1]。通過對這些電氣量的分析、比較，可以判斷保護是否正確動作，提高電力系統的安全運行水平。

隨著電力系統故障和暫態數據記錄裝置的飛速發展，要求制定出一種數據轉換的標準格式，以便于利用各種設備進行自動分析、試驗、計算和電力系統仿真，或在故障、擾動條件下進行保護方案的驗證，Comtrade標準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容，提供了暫態分析的所有必要信息[2]。另外，國內外的故障錄波器的數據采集定值和保護定值，如CT變比、過流保護定值、零序過流保護定值、負序過流保護定值等，故障錄波器較常使用工控協議Modbus協議進行通訊設計。

在目前的工程應用中，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標準構成了錄波文件，但無法讀取其他廠商的故障錄波器的錄波文件和定值數據，管理功能單一，無法對多故障錄波器進行統一管理。

本文介紹一種基于Delphi的多故障錄波器管理系統，該系統通過Delphi軟件平臺對Comtrade波形文件、定值Modbus協議進行解析、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提供接入入口，用戶可通過該管理系統對不同的多類故障錄波器進行配置、波形文件調取、顯示等。

1 系統框架

系統使用FTP協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文件進行獲取、解析，將文件信息發送至故障錄波管理系統數據中心；另外通過Delphi串口解析的方式，對故障錄波器的定值參數進行獲取，建立定值參數的上傳/下載通道，最終本系統使用Delphi軟件平臺設計C/S架構軟件進行故障錄波管理系統的發布。系統結構框圖見圖1。

2 Comtrade錄波文件解析

本系統對Comtrade99版標準的文件構成和內容進行了深入研究，圖2是COMTRADE 99版標準的結構示意圖[3]。

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

本文重點對數據文件進行介紹，數據文件的數據類型由配置文件所定，包括ASCII文件和Binary文件。數據文件每個記錄包含如下的信息：

n， timestamp，A1，A2，……Ak，D1，D2，……Dm

其中n為總共的采樣數量，timestamp為時標，A1，A2，……Ak為模擬量，D1，D2，……Dm為數據量。在ASCII文件中，模擬量和數據量是以ASCII碼來標識，在Binary文件，模擬量和數據量以二進制來表示[5]。

本系統通過Delphi讀取文件流的方式，對配置文件、數據文件進行文件流讀取，截取每條記錄的采樣數量，時標，模擬量和數據量，通過解析后，得出最終數據類型，發送至數據中心，供故障錄波器管理系統發布平臺進行顯示。顯示效果如圖3、圖4所示。

3 故障錄波器Modbus定值解析

在電力系統故障錄波器中的定值通訊中，我們選取Modbus協議進行研究設計。Modbus網絡協議中，每臺控制器若想讀取數據，必須知道設備地址，并將Modbus協議的消息轉換為網絡上使用的幀或包結構，最終獲取該協議信息。

表1　Modbus協議地址表

本系統對Modbus協議的解析工作是通過Delphi進行串口監聽來完成的，表1是讀取Modbus協議所需的信息，如起始地址、結束地址、數據含義等。通過Delphi給串口相應地址發送報文，并截獲Modbus發回的報文內容，獲取故障錄波器定值。

4 多故障錄波器管理系統的管理價值

本系統可以對于多通道數據進行合并顯示，方便用戶進行波形的比較分析，如圖5所示。并且，本系統可接入多個、多類型的故障錄波器的錄波數據，用戶可以增加或刪減相應的故障錄波器，對工程項目中涉及到的所有類型的故障錄波器進行統一管理，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 結論

本系統對電力系統故障錄波器進行充分調研，使用Delphi軟件平臺對故障錄波Comtrade文件和定值Modbus數據進行了獲取、解析、顯示，實現了電力系統故障錄波軟件的功能搭建，確保了當電力系統發生故障短路、系統振蕩、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，供專家進行事故分析、排查。

另外，本系統建立的多故障錄波器管理功能，對多故障錄波器進行統一管理，定值配置，提高了電力系統中故障錄波器應用的管理水平。

參考文獻

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

[2]張杰.基于COMTRADE標準的故障錄波的分析與再現[J].繼電器，2000，28（11）：20-22.

[3]丁俊健，陸于平.Comtrade 99版新標準在大型發變組故障錄波分析軟件中的應用研究[J].電力自動化設備，2001，21（11）：22-24.

[4]郭振華.電力故障錄波數據的分析方法研究與軟件設計[D].湖南：湖南大學，2011.

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

中圖分類號TP39

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2015）140-0167-03