基于Delphi的多故障录波器管理系统研究与设计

张　裕，宋　琨，张国荣，王国朝.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津　　30045 .深圳市行健自动化股份有限公司，广东深圳　　58055

基于Delphi的多故障录波器管理系统研究与设计

张裕1，宋琨1，张国荣1，王国朝2
1.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津300452 2.深圳市行健自动化股份有限公司，广东深圳518055

摘要故障录波器是提高电力系统安全运行的重要自动装置，当电力系统发生故障或振荡时，它能自动记录整个故障过程中各种电气量的变化。本文阐述国内外故障录波器的录波文件解析、定值获取及下载方式等，介绍基于Delphi的多故障录波器管理系统的系统框架、功能实现及效果。

关键词故障；录波器；录波文件；定值管理；Comtrade；Delphi

0 引言

电力系统故障录波器是研究现代电网的基础，也是评价继电保护动作行为及分析设备故障性质和原因的重要依据。电力系统故障录波器已成为电力系统记录动态过程的重要智能装置，其主要任务是记录系统发生故障短路、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等扰动前、后电气参数变化历程以及开关动作情况[1]。通过对这些电气量的分析、比较，可以判断保护是否正确动作，提高电力系统的安全运行水平。

随着电力系统故障和暂态数据记录装置的飞速发展，要求制定出一种数据转换的标准格式，以便于利用各种设备进行自动分析、试验、计算和电力系统仿真，或在故障、扰动条件下进行保护方案的验证，Comtrade标准格式的录波文件在此条件下被提出了。该格式的录波文件记录了如采样率、通道号及线路频率等内容，提供了暂态分析的所有必要信息[2]。另外，国内外的故障录波器的数据采集定值和保护定值，如CT变比、过流保护定值、零序过流保护定值、负序过流保护定值等，故障录波器较常使用工控协议Modbus协议进行通讯设计。

在目前的工程应用中，每家厂商的故障录波器都需要安装自家的故障录波软件，虽然录波软件大都遵照Comtrade标准构成了录波文件，但无法读取其他厂商的故障录波器的录波文件和定值数据，管理功能单一，无法对多故障录波器进行统一管理。

本文介绍一种基于Delphi的多故障录波器管理系统，该系统通过Delphi软件平台对Comtrade波形文件、定值Modbus协议进行解析、运算、显示及下载，并且为多故障录波器的Comtrade波形文件和定值参数提供接入入口，用户可通过该管理系统对不同的多类故障录波器进行配置、波形文件调取、显示等。

1 系统框架

系统使用FTP协议获取故障录波器生成的Comtrade文件，通过Delphi读取文件流的方式，对Comtrade文件进行获取、解析，将文件信息发送至故障录波管理系统数据中心；另外通过Delphi串口解析的方式，对故障录波器的定值参数进行获取，建立定值参数的上传/下载通道，最终本系统使用Delphi软件平台设计C/S架构软件进行故障录波管理系统的发布。系统结构框图见图1。

2 Comtrade录波文件解析

本系统对Comtrade99版标准的文件构成和内容进行了深入研究，图2是COMTRADE 99版标准的结构示意图[3]。

其中，以HDR文件表示头文件，CFG文件表示配置文件，DAT文件表示数据文件，INF文件表示信息文件。头文件为是一种可选的ASCII文本文件，头文件的创建者可以以任何需要的顺序创建任何信息，配置文件用以说明数据文件的格式，并记录了如采样率，通道号及线路频率等项，数据文件记录的数据包括每个输入通道的每次采样值，信息文件是一种文件创建者希望使之对用户有用的信息之外的特别信息[4]。

本文重点对数据文件进行介绍，数据文件的数据类型由配置文件所定，包括ASCII文件和Binary文件。数据文件每个记录包含如下的信息：

n， timestamp，A1，A2，……Ak，D1，D2，……Dm

其中n为总共的采样数量，timestamp为时标，A1，A2，……Ak为模拟量，D1，D2，……Dm为数据量。在ASCII文件中，模拟量和数据量是以ASCII码来标识，在Binary文件，模拟量和数据量以二进制来表示[5]。

本系统通过Delphi读取文件流的方式，对配置文件、数据文件进行文件流读取，截取每条记录的采样数量，时标，模拟量和数据量，通过解析后，得出最终数据类型，发送至数据中心，供故障录波器管理系统发布平台进行显示。显示效果如图3、图4所示。

3 故障录波器Modbus定值解析

在电力系统故障录波器中的定值通讯中，我们选取Modbus协议进行研究设计。Modbus网络协议中，每台控制器若想读取数据，必须知道设备地址，并将Modbus协议的消息转换为网络上使用的帧或包结构，最终获取该协议信息。

表1　Modbus协议地址表

本系统对Modbus协议的解析工作是通过Delphi进行串口监听来完成的，表1是读取Modbus协议所需的信息，如起始地址、结束地址、数据含义等。通过Delphi给串口相应地址发送报文，并截获Modbus发回的报文内容，获取故障录波器定值。

4 多故障录波器管理系统的管理价值

本系统可以对于多通道数据进行合并显示，方便用户进行波形的比较分析，如图5所示。并且，本系统可接入多个、多类型的故障录波器的录波数据，用户可以增加或删减相应的故障录波器，对工程项目中涉及到的所有类型的故障录波器进行统一管理，不需要因为不同的故障录波器而去使用不同的故障录波软件。如图6所示。

5 结论

本系统对电力系统故障录波器进行充分调研，使用Delphi软件平台对故障录波Comtrade文件和定值Modbus数据进行了获取、解析、显示，实现了电力系统故障录波软件的功能搭建，确保了当电力系统发生故障短路、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等扰动时，故障录波文件能被及时召唤和显示，供专家进行事故分析、排查。

另外，本系统建立的多故障录波器管理功能，对多故障录波器进行统一管理，定值配置，提高了电力系统中故障录波器应用的管理水平。

参考文献

[1]陈昊琳.故障录波器发展历程及现状分析[J].电力系统保护与控制，2010，38（5）：148-152.

[2]张杰.基于COMTRADE标准的故障录波的分析与再现[J].继电器，2000，28（11）：20-22.

[3]丁俊健，陆于平.Comtrade 99版新标准在大型发变组故障录波分析软件中的应用研究[J].电力自动化设备，2001，21（11）：22-24.

[4]郭振华.电力故障录波数据的分析方法研究与软件设计[D].湖南：湖南大学，2011.

[5]郭宏，于凯平.Comtrade格式数据文件的解析、显示及分析[J].冶金自动化，2009（2）：248-253.

中图分类号TP39

文献标识码A

文章编号1674-6708（2015）140-0167-03