基于谷歌眼镜的故障录波信息的提取

苏伟

摘 要：电力系统故障录波信息是研究现代电力系统的故障的基础，同时也是评价继电保护设备，分析电力系统安全性和稳定性的基本条件。为了实现录波信息的实时传输，我们利用谷歌眼镜为设备终端，能直接监测设备的运行状态，并且获取故障信息。通过谷歌眼镜我们能更快速的获取电力系统的状态量及录波信息，从而做出判断防止保护装置的误动以及故障的发生。

关键词：电力系统；故障录波信息；谷歌眼镜

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0028-01

1 故障录波的研究现状

适应计算机技术和网络通信技术的迅猛发展，数字化变电站已成为变电站自动化技术的发展方向，传统的电力故障录波器对模拟量和开关量的采集需要通过硬电缆接入装置；当系统需要扩容或需要改变采集的对象时往往很不灵活，数字化分布式故障录波器已经成为故障录波器的研究新点和热点，它处于数字化变电站间隔层。

2 谷哥眼镜的技术特征及移动终端通信应用设计思想

此应用的主要功能模块包括捕获并预览、发送数据线程发送一帧JPEG格式的图像数据和接收数据线程接收并回显服务器已经处理过的图像数据3个部分。

当谷歌眼镜与服务器连接后，谷歌眼镜需要将自己采集到的图像数据传送到服务器，服务器的测试程序不对图像做任何处理，再重新传回到谷歌眼镜。开始时谷歌眼镜捕获并保存图像，此部分功能可以由以Android Camera框架为基础的一些接口函数实现。利用initCamera函数初始化谷歌眼镜的摄像头，然后调用camera对象中的start Preview方法开始在谷歌眼镜上预览以观察效果。因此每传输每一帧图像均需要提前传输一个表示数组长度的整数n，可以称它为“数组帽”。

数据传输的初始算法为单线程传输算法，即在一个线程中实现图像数据传输，谷歌眼镜先传送一帧图像，然后等待服务器接收！服务器接收完毕后再回传接收到的图像，因为图像获取为连续的，所以一帧帧图像连续起来，就实现了图像的实时双向传输。但是在谷歌眼镜

完成传输与接收服务器回传数据之间，谷歌眼镜处于空闲状态，相应的服务器也有这样的空闲状态，即“传输—等待—传输”这样就增加了图像传输的时间，应用案例降低了传输的效率。针对上述方法的缺陷"本文提出一种新的图像数据传输方法，称为“双线程算法”在客户端主程序中创建2个子线程，A子线程只发送图像，子线程B只接收图像，由于同一主程序下的线程是可以并发执行的，因此谷歌眼镜在利用子线程A发送一帧图像的同时可以利用子线程B接收服务器返回的一帧图像，这样就实现了发送和接收的并发进行，从而消除了等待时间，缩短了图像传输的时间，提高了传输效率。

根据Android系统的特点，子线程被看成类的实现（对象）并且拥有自己的成员和方法。要实现上文中的“双线程算法”首先需要开启用于接收数据的子线程B，再创建一个用于传输数据的对象C，将要发送的图像数据复制给子线程A，在此程序中"复制数据的方法被写在对象C＼的构造函数中，即当对象C被创建时复制数据的方法已经开始执行。当子线程B得知对象C创建后立即创建发送数据的子线程A。当子线程A得知数据已经被复制到自身的数组成员中时立即将数组加载到输出流中，利用Socket将流中的数据加上一个“数组帽”后发送到服务器，同时线程B创建用于接收数据的Socket一旦输入流中有数据，则进 行接收接，收完一帧图像后利用Bitmap类将其加载到屏幕上，这样在实际的应用中，工作人员就可以看到经过处理后的医学图像。算法在具体实现过程中不可避免地会有一些函数之间的嵌套。

3 提取录波的方法和步骤

通过解析COMTRADE文件，提取其中的数据并进行分析，需要获取的信息有：故障类型及故障相、故障发生时刻、保护启动时刻、断路器启动时刻、故障消除时刻等。再将这些信息经过转换和计算编译成图像和数据通过服务器以及通信设备传给谷歌眼镜直接成像。

3.1 故障类型及故障相

故障类型和故障相的获取是正确获取其他信息的基础。获取故障类型和故障相的基本方法是作為保护启动判据的电流突变量法。

相电流突变量启动判据为：

上述公式中，表示任意一相电流；L为所取信号中一个周波的采样点个数；表示第k时刻、k时刻前一周波、k时刻前二周波的相电流值；为相电流突变量启动算法的整定值。

零序电流突变量启动判据为：

上述公式中，L为所取信号中一个周波的采样点个数，分别表示第k时刻、k时刻前一个周波、k时刻前二个周波的三倍零序电流值；则为相电流突变量的整定值。

具体的步骤为：

（1）首先对零序分量进行判断，若满足启动条件，则为接地故障；若不满足条件，则为相间或三相故障。

（2）分别对三相电流突变量进行判断，得出故障相。

3.2 采样方案

故障发生时刻的提取原理也是基于电流突变量。Comtrade文件中一般按顺序定义多个采样频率，触发保护动作的数据点一般采用第一个采样频率。设触发启动的数据点序号为n，comtrade中记录的数据开始时刻为，首个采样频率为，则故障发生时刻可用下式计算：

保护启动时刻及断路器启动时刻的数据依据录波文件中开关量的变化进行提取。当相关通道的开关量由0变为1时，即认为相关元件启动。这时，提取的方法同故障发生时刻的提取方法。考虑多次启动的情况，不失一般性的讨论，设数据开始时刻为，有m个采样频率，第i个采样频率对应的采样点数为，故障发生在第t个采样频率的第n个采样点，则启动时刻可用下式计算：

故障消除时刻的提取同样基于电流突变量算法。当电流突变量小于某一整定值时，认为故障消除。