CN110347642B - 一种多文件多通道录波分析装置 - Google Patents

一种多文件多通道录波分析装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多文件多通道录波分析装置，包括单文件分析模块和多文件分析模块，单文件分析模块和多文件分析模块之间通过文件切换开关控制切换；单文件分析模块用于实现一个故障点的单文件***的故障分析功能，多通道多坐标曲线对比，以及多通道单坐标曲线叠加对比分析；多文件分析模块用于实现多文件多通道的曲线展示与曲线对比，可以选择对不同文件的同一通道号或者不同通道号的通道数据对比，提供了强大的数据对比，提供了更为全面简单而高效的故障监测波形，追溯故障根源，电力***整体运行情况和缺陷的综合、联动及因果分析，为故障决策提供有效依据。

Description

一种多文件多通道录波分析装置
技术领域
本发明主要涉及一种多文件多通道录波分析装置，属于电力***自动化技术领域。
背景技术
随着新能源行业以及电力电子技术的迅速发展，直流输电、大功率整流器、大功率逆变器等得到了广泛的应用，并与电力***存在直接或间接的交互，从而引起电网电压畸变、使电网波形收到污染，供电质量恶化，附加损失增加，电能传输能力下降，成为影响电能质量的重要因数。此外，电网容量的不断扩大，大电压等级的输电线路的稳定性和安全性越来越重要，除了安装必备的线路保护外，在每条线路上都加装了微机故障录波器，为运行人员分析故障提供了可靠的依据。
电力***故障录波器装置会采集和保存故障发生时的信息。故障录波监测装置及监测方法，一般包括信号接收单元、报文解析单元、稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元、信息交互单元、电源单元等等。然后记录成COMTRADE标准格式，这样的标准通用格式，供各个不同厂家和场合兼容离线分析使用。
目前，承担故障时信息记录与存储的保护装置，以及手持式移动终端都比较多。现有的监测装置和录波仪大多相当于可自行存储的示波器，主要是记录数据，不具备分析能力或者较为简单的离线故障分析软件功能。很多客户并非技术专业出身，所以当出现电能质量问题或***故障时，往往需要厂家安排专业人士才能排查相关问题，增加维护成本。
录波装置主要实现模拟信号与数字信号的采集与分析、故障判定与录波启动、以及采样数据的压缩与存储。故障录波文件信息被用来回放，图形展示，分析对比，故障报告。现在也有一些录波工具分析软件，提供简单分析功能，可以自行根据设置的标准对数据进行监控，并对故障数据具有智能分析能力，能够诊断故障原因及故障类型。而分析这样的大批量录波数据，一个高效的功能强大故障录波分析工具具有很大的实践意义。经过探讨主流的录波分析工具软件，发现已有录波分析工具功能比较简单，架构设计基本是单文件加载显示与分析，对于多文件加载基本没有涉及，只是多个文件打开关闭切换使用。
发明内容
针对现有故障录波分析软件功能简单，单文件多通道分析软件的不足，本发明的目的在于提供一种多个录波装置之间或者多个录波文件之间，可以有效的判断每个录波数据之间的关联性，快速的得出故障分析报告，实现基于多文件的故障录波数据融合分析工具。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多文件多通道录波分析装置，包括单文件分析模块和多文件分析模块，所述单文件分析模块和多文件分析模块之间通过文件切换开关控制切换；
所述单文件分析模块包括单文件加载模块，单故障点分析模块，显示界面模块，报告生成模块，一次设备数据采集点模型模块，录波分析模型模块和故障特征量模块；
所述单文件加载模块用于加载故障录波文件；
所述单故障点分析模块用于进行一个故障点的多通道展示；
所述一次设备数据采集点模型模块用于根据故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息，实现配置信息和数据的逻辑关系与数据关系组织，形成电力***一次设备数据采集点模型；
所述录波分析模型模块用于依据一次设备模型与故障录波文件中的录波通道关联关系，建立配置信息和数据的表格与逻辑关系，形成录波分析模型，并存入内存数据区；
所述故障特征量模块用于计算一次设备元件的故障特征量；
所述显示界面模块用于展示多通道故障分析曲线；
所述报告生成模块用于生成故障分析报告；
所述多文件分析模块包括文件加载模块，全局属性分配表，静态属性重装载器，左目录树选择器，动态属性控制器，展示界面模块和对比分析报告生成模块；
所述文件加载模块用于加载多个故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息，并保存在内存数据区；
所述全局属性分配表用于建立多个故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息与内存地址的映射关系；
所述静态属性重装载器是全局属性分配表中部分数据元素的快速查找索引；
所述左目录树选择器用于选择通道，与全局属性分配表唯一对应，选中的通道展示该通道的时间轴关系曲线；
所述动态属性控制器是依据左目录树选择器的选项顺序的关键字列表，从静态属性重装载器的内存指针拷贝，从而建立链表顺序索引；
所述展示界面模块用于展示左目录树选择器所选中的通道的曲线；
所述对比分析报告生成模块用于生成多文件对比分析报告。
前述的单故障点分析模块进行一个故障点的多通道展示，包括：
单文件加载模块加载故障录波文件；
根据故障录波文件的特征信息以其格式对应的方法读取与配置文件同名的.DAT数据文件；
将获取的数据文件中的数据利用通道转换系数转换为实际采样值；
根据转换的实际采样值绘制相应的通道坐标曲线，并依据总通道数生成相应数量坐标轴；
将转换后的模拟量和数字量或曲线按通道依次生成在各自坐标轴内。
前述的全局属性分配表根据故障录波文件的配置文件中的通道数量和类型时间，通道名称、单位和转换系数，时间标记倍乘系数，名称或者装置名称关键字，建立模拟量和数字量的通道名字与计算机内存地址的全局映射关系。
前述的全局属性分配表包括所有已经加载的配置文件信息和数据文件信息，在打开某一故障录波文件时自动加载该故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息至全局属性分配表；如果关闭某一故障录波文件，则从全局属性分配表中自动删除该故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息。
前述的静态属性重装载器由全局映射的关键字和计算机内存地址的hash表构成。
前述的左目录树选择器依据全局属性分配表中的关键字建立。
前述的左目录树选择器以故障录波文件或者装置名称为一级目录，模拟量通道号和数字量通道号为子目录。
前述的动态属性控制器中的链表顺序依据曲线的交换，叠加行为而发生改变。
前述的动态属性控制器中配置场景还原触发器，触发场景还原触发器时，动态属性控制器会舍弃清空当前的链表顺序索引，再次依据左目录树选择器的选项顺序的关键字列表，从静态属性重装载器的内存指针拷贝，再次建立链表顺序索引，回到初始化的状态。
本发明所达到的有益效果为：
本发明主要着重用于离线分析监视模块，设计了一款简洁易用，功能强大，多个故障录波文件同时加载、展示、分析综合的装置。本发明既可以实现一个故障点的单文件***的故障分析功能，多通道多坐标曲线对比，多通道单坐标曲线叠加对比功能。经过单多文档切换开关，能够实现多文件多通道的曲线展示与曲线对比，可以选择对不同文件的同一通道号或者不同通道号的通道数据对比，提供了强大的数据对比，分析报告的功能，提供了更为全面简单而高效的故障监测波形，追溯故障根源，电力***整体运行情况和缺陷的综合、联动及因果分析，为故障决策提供有效依据。
附图说明
图1为本发明的多文件多通道录波分析装置原理图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的多文件多通道录波分析装置包括单文件分析模块和多文件分析模块，其中单文件分析模块和多文件分析模块之间通过文件切换开关控制切换。
单文件分析模块包括单文件加载模块，单故障点分析模块，显示界面模块，报告生成模块，一次设备数据采集点模型模块，录波分析模型模块和故障特征量模块。
具体的，单文件加载模块用于加载故障录波文件。
单故障点分析模块用于进行一个故障点的多通道展示。具体实现方式为：
单文件加载模块加载故障录波文件，从故障录波文件中获取厂站名称、采样率、通道数目、线路频率、通道信息等配置文件信息。
根据故障录波文件的特征信息以其格式对应的方法读取与配置文件同名的.DAT数据文件。
特征信息是指COMTRADE录波文件格式定义，用于正确地说明数据(.DAT)文件的格式，因此必须以一种具体的格式保存。该文件诠释了数据(.DAT)文件所包含信息，其中包括诸如采样速率、通道数量、频率、通道信息等项。具体内容可以参考该COMTRADE标准版本的详细内容。数据文件(xxxxxxxx.DAT)数据文件包含记录中每个采样所有输入通道的值。数据文件包含一个顺序号和每次采样的时间标志。这些采样值除记录模拟输入的数据之外，也记录状态，即表示开/关信号的输入。
配置文件xxxxxxxx.CFG和数据文件xxxxxxxx.DAT文件是波形查看必须的文件。
将获取的数据文件中的数据利用通道转换系数转换为实际采样值；
根据转换的实际采样值绘制相应的通道坐标曲线，并依据总通道数生成相应数量坐标轴；总通道数从配置文件中获取。
将转换后的模拟量和数字量或曲线按通道依次生成在各自坐标轴内。
例如，实现一个故障点的多个模拟量Ua,Ub,Uc,U0,Ia,Ib,Ic,I0的多通道曲线展示。
一次设备数据采集点模型模块用于根据故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息，然后实现cfg配置和dat数据的逻辑关系与数据关系组织，形成电力***一次设备数据采集点模型。CFG配置文件有下列信息供参考：
(a)站名，记录装置的特征，COMTRADE标准的修改年份；
(b)通道的数量和类型；
(c)通道名称、单位和转换系数；
(d)线路频率；
(e)采样速率和每一速率下的采样数量；
(f)第一数据点的日期和时间；
(g)触发点和日期和时间；
(h)数据文件类型；
(i)时间标记倍乘系数。
录波分析模型模块用于依据一次设备模型与故障录波文件中的录波通道关联关系，建立配置信息和数据的表格与逻辑关系，形成录波分析模型，并存入内存数据区供故障诊断和事故分析使用。
故障特征量模块用于计算一次设备元件的故障特征量，具体为提取故障时刻前后一段时间内的故障录波数据，计算一次设备元件的故障特征量，并存入内存数据区供故障诊断和事故分析使用。
显示界面模块用于展示多通道故障分析曲线，并支持曲线交换、叠加、拉伸、放缩，放大，缩小，还原，颜色，幅值和打印等。
报告生成模块用于生成故障分析报告，包括矢量、谐波、定位、序量、测距、曲线分析、属性、通道和接地故障分析报表等。
多文件分析模块包括文件加载模块，全局属性分配表，静态属性重装载器，左目录树选择器，动态属性控制器，展示界面模块和对比分析报告生成模块。
文件加载模块用于加载多个故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息，并保存在内存数据区。
全局属性分配表用于建立故障录波文件中配置文件信息和数据文件信息与内存地址的映射关系，依据故障录波文件时间，名称或者装置名称等等关键字，建立模拟量Ua,Ub,Uc,U0,Ia,Ib,Ic,I0，数字量等通道名字与内存地址的全局映射关系。
也就是依据故障录波CFG配置文件中的通道的数量和类型时间，通道名称、单位和转换系数，时间标记倍乘系数，名称或者装置名称等等关键字，建立模拟量Ua,Ub,Uc,U0,Ia,Ib,Ic,I0，数字量等通道名字的全局逻辑关系表以及在计算机内存地址的全局映射关系。
全局属性分配表包括所有已经加载的配置文件信息和数据文件信息。在打开某一故障录波文件时自动加载该故障录波文件配置文件信息和数据文件信息至全局属性分配表。如果关闭某一故障录波文件，则从全局属性分配表中自动删除该故障录波文件的配置和数据文件信息。
内存地址表是查找，交换，叠加等等所有曲线显示和分析归纳的数据指针，是数据存储的计算机运行时内存数据区。
内存数据区就是存放cfg，dat内容的计算机中的内存数据区，就如同excel表格，包括行号，列号的表格，表格中内容包括全局表格的数据元素。行号，列号就是内存地址表，用于快速查找数据。
打开故障录波文件后，内存地址一直存在并且不会改变，直至关闭该故障录波文件后，该内存地址销毁。该内存地址只能在全局属性分配表中建立或者销毁，其他模块只能使用或者索引该内存地址指针。
静态属性重装载器是全局属性分配表部分数据的快速查找索引，主要是全局映射的关键字和全局内存地址的hash表等构成。
左目录树选择器是作为选择的通道选项，左目录树选择器以故障录波文件或者装置名称为一级目录，模拟量通道号和数字量通道号为子目录，可以单个选择，也可以多个选择，还可以将整个故障录波文件或者装置的所有通道号作为选择项。这些选择项，作为选中的用来展示曲线。未选中的不予显示。
曲线展示就是dat中该通道的各个时间节点的数据集合，这些数据节点连线连接起来，就是时间轴关系的曲线。
左目录树选择器与通道的曲线关联关系，就是如同某一书本的目录与页码内容关系，是一种指针索引关系，选中的某一节点，其包含通道的名称或者关键字，然后快速查找全局数据逻辑关系表，可以查到通道名称，数据，内存地址表等各种要素。左目录树选择器就是依据全局数据逻辑关系表中关键字而建立起来。就像word软件中建立目录一样，依据文档中章节，一级二级目录建立的关系类似。
选择中的曲线所有功能，不区分是同一个故障录波文件还是非同一个故障录波文件。这样，对于多个故障录波文件或者装置的对应通道号，不同通道号，都可以任意的交换，对比，叠加。
动态属性控制器初始化时是依据左目录树选择器的选项顺序隐藏的关键字列表，从静态属性重装载器的内存指针拷贝而来从而建立链表索引。
动态属性控制器，左目录树选择器，静态属性重装载器，都是在全局属性逻辑关系表的基础上而建立。全局属性逻辑关系表是本发明工具从运行初期就建立，到程序退出而删除，各自要素中途不会删除或者修改，而左目录树选择器，静态属性重装载器，动态属性控制器，是依据各自功能应用而再次建立某一个或者多个关键因素的二次关系表格或者索引，使用简单，可以动态随时删除或者重新建立。
在多条曲线多次交换，叠加等等行为后，动态属性控制器中的链表顺序会发生改变，曲线显示会难以恢复到最初的选择顺序。如何快速还原最初始的选择顺序场景？当触发场景还原触发器时，动态属性控制器会舍弃清空原来的链表，再次依据左目录树选择器的选项顺序，从静态属性重装载器的内存指针拷贝再次建立链表索引，再次重复初始化的过程。这样，在该软件工具使用的任何时候，都可以及时的恢复左目录树选择的顺序场景。
展示界面模块用于展示左目录树选择器所选中的通道号的曲线。曲线展示的水平时间轴，对于同一故障录波文件或者装置的时间轴而言，是完全一样的，而对于多故障录波文件分析的场景，时间轴可以设置为相对于起点的相对时间，也可以在故障发生时，通过遍历波形数据找到该突变点，进行多故障录波数据的波形对齐。
展示界面模块同时也支持曲线交换、叠加、拉伸、放缩，放大，缩小，还原，颜色，幅值和打印等。
对比分析报告生成模块用于生成多文件对比分析报告。
在多文件分析模块中，每次打开或者关闭故障录波文件时，更新全局属性分配表，同时也更新静态属性重装载器，并可以依此更新其他全局的，非全局的信息。
本发明支持COMTRADE格式的故障录波文件。
同样，本发明的单文件分析模块和多文件分析模块均能够实现故障录波分析工具的基本功能，如，提取故障时刻前后一段时间内的故障录波数据，计算各一次设备元件故障前后电压电流有效值、11次谐波值、直流分量及时间衰减常数、序分量、差流值、线路测量阻抗、频率特征量、故障测距特征量、保护动作特征量和断路器动作特征量，这些是故障录波分析工具的基本功能，并不是本发明的重点阐述内容。
以上所述是本发明的主要设计原则与要点，以此形成了一个高效的多文件故障录波工具软件的架构，提供了强大的离线数据对比综合分析等功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多文件多通道录波分析装置，其特征在于，包括单文件分析模块和多文件分析模块，所述单文件分析模块和多文件分析模块之间通过文件切换开关控制切换；
所述单文件分析模块包括单文件加载模块，单故障点分析模块，显示界面模块，报告生成模块，一次设备数据采集点模型模块，录波分析模型模块和故障特征量模块；
所述单文件加载模块用于加载故障录波文件；
所述单故障点分析模块用于进行一个故障点的多通道展示；
所述一次设备数据采集点模型模块用于根据故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息，实现配置信息和数据的逻辑关系与数据关系组织，形成电力***一次设备数据采集点模型；所述录波分析模型模块用于依据一次设备模型与故障录波文件中的录波通道关联关系，建立配置信息和数据的表格与逻辑关系，形成录波分析模型，并存入内存数据区；
所述故障特征量模块用于计算一次设备元件的故障特征量；
所述显示界面模块用于展示多通道故障分析曲线；
所述报告生成模块用于生成故障分析报告；
所述多文件分析模块包括文件加载模块，全局属性分配表，静态属性重装载器，左目录树选择器，动态属性控制器，展示界面模块和对比分析报告生成模块；
所述文件加载模块用于加载多个故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息，并保存在内存数据区；
所述全局属性分配表用于建立多个故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息与内存地址的映射关系；
所述静态属性重装载器是全局属性分配表中部分数据元素的快速查找索引；
所述左目录树选择器用于选择通道，与全局属性分配表唯一对应，选中的通道展示该通道的时间轴关系曲线；
所述动态属性控制器是依据左目录树选择器的选项顺序的关键字列表，从静态属性重装载器的内存指针拷贝，从而建立链表顺序索引；
所述展示界面模块用于展示左目录树选择器所选中的通道的曲线；
所述对比分析报告生成模块用于生成多文件对比分析报告。
2.根据权利要求1所述的一种多文件多通道录波分析装置，其特征在于，所述单故障点分析模块进行一个故障点的多通道展示，包括：
单文件加载模块加载故障录波文件；
根据故障录波文件的特征信息以其格式对应的方法读取与配置文件同名的.DAT数据文件；将获取的数据文件中的数据利用通道转换系数转换为实际采样值；
根据转换的实际采样值绘制相应的通道坐标曲线，并依据总通道数生成相应数量坐标轴；将转换后的模拟量和数字量或曲线按通道依次生成在各自坐标轴内。
3.根据权利要求1所述的一种多文件多通道录波分析装置，其特征在于，所述全局属性分配表根据故障录波文件的配置文件中的通道数量和类型时间，通道名称、单位和转换系数，时间标记倍乘系数，名称或者装置名称关键字，建立模拟量和数字量的通道名字与计算机内存地址的全局映射关系。
4.根据权利要求3所述的一种多文件多通道录波分析装置，其特征在于，所述全局属性分配表包括所有已经加载的配置文件信息和数据文件信息，在打开某一故障录波文件时自动加载该故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息至全局属性分配表；如果关闭某一故障录波文件，则从全局属性分配表中自动删除该故障录波文件的配置文件信息和数据文件信息。
5.根据权利要求3所述的一种多文件多通道录波分析装置，其特征在于，所述静态属性重装载器由全局映射的关键字和计算机内存地址的hash表构成。
6.根据权利要求1所述的一种多文件多通道录波分析装置，其特征在于，所述左目录树选择器依据全局属性分配表中的关键字建立。
7.根据权利要求1所述的一种多文件多通道录波分析装置，其特征在于，所述左目录树选择器以故障录波文件或者装置名称为一级目录，模拟量通道号和数字量通道号为子目录。
8.根据权利要求1所述的一种多文件多通道录波分析装置，其特征在于，所述动态属性控制器中的链表顺序依据曲线的交换，叠加行为而发生改变。
9.根据权利要求1所述的一种多文件多通道录波分析装置，其特征在于，所述动态属性控制器中配置场景还原触发器，触发场景还原触发器时，动态属性控制器会舍弃清空当前的链表顺序索引，再次依据左目录树选择器的选项顺序的关键字列表，从静态属性重装载器的内存指针拷贝，再次建立链表顺序索引，回到初始化的状态。
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