专利名称：在继电保护装置中实现录波文件故障回放的方法
技术领域：
本发明属于电力系统自动化装置的技术领域，实现在电力系统继电保护装置中可 以直接对电力系统暂态数据交换通用格式录波文件，即C0MTRADE录波文件进行故障回放， 为一种在继电保护装置中实现录波文件故障回放的方法。
背景技术：
C0MTRADE是IEEE Std C37. 111-1999定义的一种电力系统暂态数据交换通用录波 文件格式，在电力自动化领域得到广泛的应用。在系统发生故障保护动作时，继电保护装置 或专用的故障录波器会在C0MTRADE格式录波文件中记录系统中的重要电气量的变化以及 开关动作情况。对故障录波文件进行故障回放，为分析系统故障原因、检验继电保护动作行 为提供了宝贵资料。但是，以往对C0MTRADE格式的录波文件进行故障回放需要使用专用的测试设备， 例如继电保护测试仪、RTDS实时仿真系统等。这些设备价格都非常昂贵，而且不便于携带， 甚至由于设备过于庞大，只能在专门的实验室使用。

发明内容
本发明要解决的技术问题是现有继电保护装置依赖专用的测试设备，才能对 C0MTRADE格式的故障录波文件进行故障回放，故障回放需要额外设备，使用不方便，受到使 用成本和使用地点的限制。本发明的技术方案为在继电保护装置中实现录波文件故障回放的方法，通过通 用计算机将电力系统暂态数据交换通用格式C0MTRADE录波文件的数据导入继电保护装 置，进行故障回放，包括以下步骤1)在通用计算机中设置对应C0MTRADE录波文件的程序，打开C0MTRADE录波文件， 读取其中记载的数据，包括通道数据的采样频率、采样值、通道系数和通道偏移；2)通用计算机与继电保护装置通过通讯接口进行通讯连接，获取继电保护装置内 用于故障回放的相关参数，包括继电保护装置的采样频率、模拟量输入通道的数量、各模 拟量通道的属性、最大支持的故障回放数据长度，其中各模拟量通道的属性包括通道类型、 通道系数、通道偏移；3)获取继电保护装置的模拟量通道信息，将继电保护装置各模拟量通道与相应的 C0MTRADE录波文件中的模拟量通道关联，使继电保护装置模拟量通道与C0MTRADE录波文 件中的模拟量通道一一对应；4)采用插值算法将C0MTRADE录波文件中模拟量通道的采样频率转换为继电保护
装置的采样频率；并根据公式
继电保护装置采样值=COMTRADE釆样值χ COMTRADE通道系数+ COMTRADE通道偏移淋 抬壮苗、ffi、苦伯敌 -继电保护装置通道系数--继电保护装置通道偏移将C0MTADE录波文件中的采样数据转换为继电保护装置能识别的A/D采样数据； 根据继电保护装置的模拟量通道与COMTRADE录波文件的模拟量通道的对应关系，将转换 出来的采样数据保存为故障回放数据文件；5)通用计算机将故障回放数据文件通过通讯接口导入继电保护装置，控制继电 保护装置进行故障回放，此时，继电保护装置的A/D采样模块自动将从通用计算机导入 的故障回放数据作为真实运行数据，根据COMTRADE录波文件的记录模拟故障过程，实现 COMTRADE录波文件的故障回放。通讯接口包括以太网、标准232串口、CAN总线，根据传输方向，通讯内容包括下行 报文和上行报文，下行报文指由通用计算机发往继电保护装置的通讯报文，上行报文指由 继电保护装置发往通用计算机的报文，其中继电保护装置响应通用计算机发起的指令，不 主动上传数据。进一步的，下行报文包括读取故障回放参数报文、故障回放数据下装报文、故障 回放控制开始或停止报文、故障回放过程监视报文；上行报文包括确认报文、故障回放参 数应答报文、故障回放状态应答报文；通讯过程具体为1)获取继电保护装置内用于故障回放的相关参数通用计算机向继电保护装置 下发读取故障回放参数报文，继电保护装置在接收到该报文后，将故障回放的相关参数，包 括继电保护装置的采样频率、模拟量输入通道的数量、各模拟量通道的属性和最大支持的 故障回放数据长度组织为故障回放参数应答报文发送给通用计算机，其中各模拟量通道的 属性包括通道类型、通道系数以及通道偏移；通用计算机接收到故障回放参数应答报文，并 对该报文进行解析，即可获取继电保护装置的故障回放相关参数；2)故障回放数据文件导入继电保护装置通用计算机将故障回放数据文件组织 为故障回放数据下装报文，下发到继电保护装置；继电保护装置在接收到该报文后，回复确 认报文，通知通用计算机已收到故障回放数据；3)故障回放控制通用计算机下发故障回放控制开始或故障回放控制结束报文， 继电保护装置在接收到该报文后，开始或停止本次故障回放，同时回复确认报文给通用计 算机；4)故障回放状态监视通用计算机下发故障回放过程监视报文，继电保护装置在 接收到该报文后，将当前回放状态以及回放进度组织为故障回放状态应答报文，并回发给 通用计算机；通用接收到故障回放状态应答报文，并对该报文进行解析，获取当前的故障回 放状态以及故障回放进度信息。本发明故障回放数据文件为一串二进制数据，存储对应继电保护装置的模拟量通 道数η、采样点个数m、以及各模拟量通道的采样值数据，字节存储为小端模式，模拟量通道 数η为两字节无符号整数，采样点个数m为四字节无符号整数，采样值数据为两字节有符号 整数；故障回放数据文件中前2字节存储模拟量通道数η的值，其后4字节存储需要故障回 放的采样点个数m的值，之后按顺序存储采样点1在通道1 η的采样数据、采样点2在通 道1 η的采样数据，一直到采样点m在通道1 η的采样数据。本发明方法使继电保护装置不需要依赖专用的测试设备，即可对COMTRADE录波文件进行故障回放，从而解决了故障回放需要额外设备、以及使用不方便的问题。本发明 不需要专用测试设备，只要利用PC机或笔记本等通用计算机即可对继电保护装置进行 C0MTRADE录波回放，这样就大大提高了使用的方便性和灵活性，即使在工程现场，也能对继 电保护装置进行故障回放试验；且节省成本，不需要购买昂贵的专用测试设备，也可以对继 电保护装置进行故障回放试验。


图1为本发明的控制流程图。图2为本发明的故障回放数据格式转换流程图。图3为本发明故障回放数据文件的格式示意图。
具体实施例方式以下结合图1对本发明做进一步的说明。图1是本发明的控制流程图。工作过程 说明如下在继电保护装置中实现录波文件故障回放的方法，通过通用计算机将电力系统暂 态数据交换通用格式C0MTRADE录波文件的数据导入继电保护装置，进行故障回放，包括以 下步骤1)在通用计算机中设置对应C0MTRADE录波文件的程序，打开C0MTRADE录波文件， 读取其中记载的数据，包括通道数据的采样频率、采样值、通道系数和通道偏移；2)通用计算机与继电保护装置通过通讯接口进行通讯连接，获取继电保护装置内 用于故障回放的相关参数，包括继电保护装置的采样频率、模拟量输入通道的数量、各模 拟量通道的属性、最大支持的故障回放数据长度，其中各模拟量通道的属性包括通道类型、 通道系数、通道偏移；3)获取继电保护装置的模拟量通道信息，将继电保护装置各模拟量通道与相应的 C0MTRADE录波文件中的模拟量通道关联，使继电保护装置模拟量通道与C0MTRADE录波文 件中的模拟量通道一一对应；4)采用插值算法将C0MTRADE录波文件中模拟量通道的采样频率转换为继电保护
装置的采样频率；并根据公式
继电保护装置采样值=
COMTRADE采样值χ COMTRADE通道系数+ COMTRADE通道偏移她Λ位抽壮银、s、苗伯錄
继电保护装置通道系数继电保护装置通道偏移将C0MTADE录波文件中的采样数据转换为继电保护装置能识别的A/D采样原始数 据；根据继电保护装置的模拟量通道与COMTRADE录波文件的模拟量通道的对应关系，将转 换出来的采样原始数据保存为故障回放数据文件；5)通用计算机将故障回放数据文件通过通讯接口导入继电保护装置，控制继电 保护装置进行故障回放，此时，继电保护装置的A/D采样模块自动将从通用计算机导入 的故障回放数据作为真实运行数据，根据COMTRADE录波文件的记录模拟故障过程，实现C0MTRADE录波文件的故障回放。由于C0MTRADE录波文件可能是其他继电保护装置或故障录波器记录的，其模拟 量通道与进行故障回放的继电保护装置模拟量输入通道并不一一对应，因此需要根据获取 到的继电保护装置故障回放的相关参数以及各模拟量通道的属性，为继电保护装置各通道 关联相应的C0MTRADE录波文件中的模拟量通道。对于C0MTRADE格式的录波文件，必须进行必要的格式转换，才能够下载到继电保 护装置中进行故障回放，原因如下a)、由于C0MTRADE录波文件数据格式较为复杂，在继电保护装置中直接对 C0MTRADE录波文件进行解析并回放录波数据实现难度较大；b) X0MTRADE录波文件支持多采样频率，而装置的采样频率一般是恒定不变的，即 使只有一个采样频率，也可能与准备进行故障回放的继电保护装置的采样频率不一致，因 此采用插值算法，将C0MTRADE录波文件的通道数据的采样频率转换为装置的采样频率；c)、由于C0MTRADE录波文件保存的通道系数、通道偏移等与装置不一致，因此需 要将C0MTADE录波文件中的采样数据转换为继电保护装置能识别的A/D采样原始数据。C0MTRADE录波文件的模拟量计算公式如下模拟量二次值=C0MTRADE采样值X C0MTRADE通道系数+C0MTRADE通道偏移；(1)而继电保护装置的模拟量计算公式一般为模拟量二次值=(继电保护装置采样值+继电保护装置通道偏移)X继电保护装置通道系数；(2)由于不论是C0MTRADE录波，还是装置模拟量计算，其转换出来的二次值应该相 等，因此根据式⑴和式⑵可以推出
继电保护装置采样值=
权利要求
在继电保护装置中实现录波文件故障回放的方法，其特征是通过通用计算机将电力系统暂态数据交换通用格式COMTRADE录波文件的数据导入继电保护装置，进行故障回放，包括以下步骤1)在通用计算机中设置对应COMTRADE录波文件的程序，打开COMTRADE录波文件，读取其中记载的数据，包括通道数据的采样频率、采样值、通道系数和通道偏移；2)通用计算机与继电保护装置通过通讯接口进行通讯连接，获取继电保护装置内用于故障回放的相关参数，包括继电保护装置的采样频率、模拟量输入通道的数量、各模拟量通道的属性、最大支持的故障回放数据长度，其中各模拟量通道的属性包括通道类型、通道系数、通道偏移；3)获取继电保护装置的模拟量通道信息，将继电保护装置各模拟量通道与相应的COMTRADE录波文件中的模拟量通道关联，使继电保护装置模拟量通道与COMTRADE录波文件中的模拟量通道一一对应；4)采用插值算法将COMTRADE录波文件中模拟量通道的采样频率转换为继电保护装置的采样频率；并根据公式将COMTADE录波文件中的采样数据转换为继电保护装置能识别的A/D采样数据；根据继电保护装置的模拟量通道与COMTRADE录波文件的模拟量通道的对应关系，将转换出来的采样数据保存为故障回放数据文件；5)通用计算机将故障回放数据文件通过通讯接口导入继电保护装置，控制继电保护装置进行故障回放，此时，继电保护装置的A/D采样模块自动将从通用计算机导入的故障回放数据作为真实运行数据，根据COMTRADE录波文件的记录模拟故障过程，实现COMTRADE录波文件的故障回放。FSA00000189678700011.tif,FSA00000189678700012.tif
2.根据权利要求1所述的在继电保护装置中实现录波文件故障回放的方法，其特征是 通讯接口包括以太网、标准232串口、CAN总线，根据传输方向，通讯内容包括下行报文和上 行报文，下行报文指由通用计算机发往继电保护装置的通讯报文，上行报文指由继电保护 装置发往通用计算机的报文，其中继电保护装置响应通用计算机发起的指令，不主动上传 数据。
3.根据权利要求2所述的在继电保护装置中实现录波文件故障回放的方法，其特征是 下行报文包括读取故障回放参数报文、故障回放数据下装报文、故障回放控制开始或停止 报文、故障回放过程监视报文；上行报文包括确认报文、故障回放参数应答报文、故障回 放状态应答报文；通讯过程具体为1)获取继电保护装置内用于故障回放的相关参数通用计算机向继电保护装置下发读取故障回放参数报文，继电保护装置在接收到该报文后，将故障回放的相关参数，包括继电保护装置的采样频率、模拟量输入通道的数量、各模拟量通道的属性和最大支持的故障回放数据长度组织为故障回放参数应答报文发送给通用计算机，其中各模拟量通道的属性包括通道类型、通道系数以及通道偏移；通用计算机接收到故障回放参数应答报文，并对该报文进行解析，即可获取继电保护装置的故障回放相关参数；2)故障回放数据文件导入继电保护装置通用计算机将故障回放数据文件组织为故 障回放数据下装报文，下发到继电保护装置；继电保护装置在接收到该报文后，回复确认报 文，通知通用计算机已收到故障回放数据；3)故障回放控制通用计算机下发故障回放控制开始或故障回放控制结束报文，继 电保护装置在接收到该报文后，开始或停止本次故障回放，同时回复确认报文给通用计算 机；4)故障回放状态监视通用计算机下发故障回放过程监视报文，继电保护装置在接收 到该报文后，将当前回放状态以及回放进度组织为故障回放状态应答报文，并回发给通用 计算机；通用接收到故障回放状态应答报文，并对该报文进行解析，获取当前的故障回放状 态以及故障回放进度信息。
4.根据权利要求1或2或3所述的在继电保护装置中实现录波文件故障回放的方法， 其特征是故障回放数据文件为一串二进制数据，存储对应继电保护装置的模拟量通道数η、 采样点个数m、以及各模拟量通道的采样值数据，字节存储为小端模式，模拟量通道数η为 两字节无符号整数，采样点个数m为四字节无符号整数，采样值数据为两字节有符号整数； 故障回放数据文件中前2字节存储模拟量通道数η的值，其后4字节存储需要故障回放的 采样点个数m的值，之后按顺序存储采样点1在通道1 η的采样数据、采样点2在通道 1 η的采样数据，一直到采样点m在通道1 η的采样数据。
全文摘要
在继电保护装置中实现录波文件故障回放的方法，通过通用计算机将电力系统暂态数据交换通用格式COMTRADE录波文件的数据导入继电保护装置，进行故障回放，在通用计算机上将COMTRADE录波文件的数据转换为继电保护装置能够识别的数据，控制继电保护装置进行故障回放。本发明方法使继电保护装置不需要依赖专用的测试设备，即可对COMTRADE录波文件进行故障回放，从而解决了故障回放需要额外设备、以及使用不方便的问题。
文档编号G01R31/00GK101937032SQ20101022654
公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者丁宁, 仲伟, 吴参林 申请人:江苏金智科技股份有限公司