一种高压直流输电暂态数据录波装置及控制保护装置

摘要

本发明提供了一种高压直流输电暂态数据录波装置及控制保护装置，其中暂态数据录波装置包括用于集成在控制保护装置内的暂态数据录波模块，暂态数据录波模块记录控制保护装置的内部运行数据及外部运行数据；内部运行数据及外部运行数据存储在控制保护装置的Flash板卡或SATA硬盘中。本发明的暂态数据录波模块是软件模块，装载到控制保护装置中时，不会改变原有控制保护装置的硬件结构，不需要增加或删除采集通道，并可与专用暂态数据录波器配合使用，具有配置灵活、功能全面、存储和传输方式多样，使用方便的特点，可以辅助工程调试人员快速定位保护装置故障部位，分析保护装置联调中遇到的各种问题，为电网分析提供了可靠的依据。

权利要求

1.一种高压直流输电暂态数据录波装置，其特征在于，包括用于集成在控制保护装置内的暂态数据录波模块，所述暂态数据录波模块通过控制保护装置的模拟量和状态量软件模块记录控制保护装置的内部运行数据，并通过控制保护装置的通信接口记录控制保护装置的外部运行数据；所述内部运行数据及外部运行数据存储在控制保护装置的Flash板卡或SATA硬盘中；

所述暂态数据录波模块是软件模块，装载到控制保护装置中时，不会改变原有控制保护装置的硬件结构，不需要增加或删除采集通道；

所述控制保护装置包括一个主CPU和至少一个从CPU，所述暂态数据录波模块的录波功能集成在主CPU中，各从CPU将自身的原始录波数据通过组态数据传递的方式传递给主CPU，主CPU将接收到的数据进行格式转换，并进行存储；

所述组态数据传递的过程为：在主CPU与各个从CPU之间建立一个用于实现各CPU之间数据实时交互的数据通信环路；在主CPU中创建第一通信接口模块，在各从CPU中创建第二通信接口模块，所述各从CPU中的第二通信接口模块用于对应的从CPU打包组态数据并选择时机发送，所述第一通信接口模块用于接收各从CPU发送的组态数据并完成组态数据到录波文件的转换。

2.根据权利要求1所述的高压直流输电暂态数据录波装置，其特征在于，所述暂态数据录波模块在控制保护装置的CPU空闲时间进行所述控制保护装置的内部运行数据和外部运行数据的存储。

3.根据权利要求2所述的高压直流输电暂态数据录波装置，其特征在于，所述暂态数据录波模块在进行数据录波时采用边沿触发方式和电平触发方式。

4.根据权利要求2所述的高压直流输电暂态数据录波装置，其特征在于，所述暂态数据录波模块包括两级数据缓存结构，一级为实时数据缓存区，另一级为暂态数据缓存区；所述实时数据缓存区的横向宽度为模拟量和状态量通道个数之和，纵向宽度为前置录波点数与后置录波点数之和，缓存区长度为横向宽度与纵向宽度的乘积；所述暂态数据缓存区的长度为实时数据缓存区长度的N倍，用于存放故障时刻前后记录的数据。

5.根据权利要求4所述的高压直流输电暂态数据录波装置，其特征在于，所述实时数据缓存区与暂态数据缓存区采用直接内存存取的方式进行数据搬移。

6.根据权利要求1所述的高压直流输电暂态数据录波装置，其特征在于，所述暂态数据录波模块能够根据用户的需要配置录波触发前的录波点数、触发后的录波点数、单个文件最大录波点数，并根据国际标准生成comtrade格式的波形文件。

7.一种高压直流输电控制保护装置，其特征在于，包括暂态数据录波装置，所述暂态数据录波装置包括集成在控制保护装置内的暂态数据录波模块，所述暂态数据录波模块通过控制保护装置的模拟量和状态量软件模块记录控制保护装置的内部运行数据，并通过控制保护装置的通信接口记录控制保护装置的外部运行数据；所述内部运行数据及外部运行数据存储在控制保护装置的Flash板卡或SATA硬盘中；

所述暂态数据录波模块是软件模块，装载到控制保护装置中时，不会改变原有控制保护装置的硬件结构，不需要增加或删除采集通道；

所述控制保护装置包括一个主CPU和至少一个从CPU，所述暂态数据录波模块的录波功能集成在主CPU中，各从CPU将自身的原始录波数据通过组态数据传递的方式传递给主CPU，主CPU将接收到的数据进行格式转换，并进行存储；

所述组态数据传递的过程为：在主CPU与各个从CPU之间建立一个用于实现各CPU之间数据实时交互的数据通信环路；在主CPU中创建第一通信接口模块，在各从CPU中创建第二通信接口模块，所述各从CPU中的第二通信接口模块用于对应的从CPU打包组态数据并选择时机发送，所述第一通信接口模块用于接收各从CPU发送的组态数据并完成组态数据到录波文件的转换。

8.根据权利要求7所述的高压直流输电控制保护装置，其特征在于，所述暂态数据录波模块在控制保护装置的CPU空闲时间进行所述控制保护装置的内部运行数据和外部运行数据的存储。

9.根据权利要求8所述的高压直流输电控制保护装置，其特征在于，所述暂态数据录波模块在进行数据录波时采用边沿触发方式和电平触发方式。

10.根据权利要求8所述的高压直流输电控制保护装置，其特征在于，所述暂态数据录波模块包括两级数据缓存结构，一级为实时数据缓存区，另一级为暂态数据缓存区；所述实时数据缓存区的横向宽度为模拟量和状态量通道个数之和，纵向宽度为前置录波点数与后置录波点数之和，缓存区长度为横向宽度与纵向宽度的乘积；所述暂态数据缓存区的长度为实时数据缓存区长度的N倍，用于存放故障时刻前后记录的数据。

11.根据权利要求10所述的高压直流输电控制保护装置，其特征在于，所述实时数据缓存区与暂态数据缓存区采用直接内存存取的方式进行数据搬移。

12.根据权利要求11所述的高压直流输电控制保护装置，其特征在于，所述暂态数据录波模块包括两种录波文件获取方式，一种是主动召唤式，另一种是自动上送式；所述主动召唤式指在控制保护装置内创建一个FTP服务器，工程师工作站以FTP客户端的方式登录控制保护装置，获取录波文件列表信息，选择需要下载的波形文件；所述自动上送式指在控制保护装置中创建一个FTP客户端，在工程师工作站中创建一个服务器，当触发暂态数据录波后，控制保护装置登录工程师工作站的服务器，将录波文件上传至服务器指定的目录保存。

13.根据权利要求7所述的高压直流输电控制保护装置，其特征在于，所述暂态数据录波模块能够根据用户的需要配置录波触发前的录波点数、触发后的录波点数、单个文件最大录波点数，并根据国际标准生成comtrade格式的波形文件。

说明书

一种高压直流输电暂态数据录波装置及控制保护装置

技术领域

[0001] 本发明属于特高压直流输电技术领域，特别涉及一种高压直流输电暂态数据录波装置及控制保护装置。

背景技术

[0002] 特高压直流输电以其高电压、大容量、远距离的特点，近些年来在我国得以迅速发展。直流输电的控制与保护是一个非常复杂的系统，与交流输电二次控制保护相比，直流输电最显著的特点是，其性能很大程度上依赖于它的控制保护系统，即需不间断地对两端换流阀快速调节，控制直流线路输送功率的大小和方向，以满足整个交直流系统的运行要求。因此，直流输电控制保护装置调试是一个宏大的工程，以±800KV特高压直流工程为例，控制装置包含空载加压、分接头控制、系统监视与切换、有功控制、阀组在线投退、无功控制和阀接口等共计六百多项实验，保护装置包含保护性闭锁、阀组保护、极区保护、双极区保护、直流滤波器保护、直流线路保护等共计五百多项实验。工程从厂内组屏到现场投运，期间需经过反反复复成千上万次实验，所以需要有一种有效的手段，可以让工程设计、调试和验收人员洞察整个控制与保护装置的工作状态和运行性能，以确保电网安全可靠的运行。

[0003] 故障录波作为电力系统运行状态和系统故障的一种重要分析手段，广泛应用于交直流输电控制与保护装置中。早期工程系统联调时，厂家和业主都比较看重外置录波装置记录的数据。当前，随着控制保护装置硬件性能的不断提高和软件性能的持续完善，工程调试和验收人员发现内嵌式录波的使用更加灵活，记录的数据也非常准确，能够满足大多数工程调试的需要。因此，内嵌式暂态数据录波已逐渐成为高压直流工程调试问题分析的一种主流手段，可以为系统早期缺陷提供更加可靠的依据，从而保障电网长期稳定的运行。所以，国内外变电站和换流站一般都配备有故障录波装置和数字保护测试仪等专用故障录波器，如公开号为“CN103076539A”，名称为“一种嵌入式电力故障录波分析装置”的中国专利提出的故障录波分析装置包括接收互感器发出的电网信号的采集模块、使组成电网的工作站之间时间同步的同步模块、分析记录电网信号的CPU模块、传输模块，本专利可同时支持传统的模拟化信号的处理和最新的数字化信号的处理。同时该专利的CPU模块提供了稳态数据处理功能，在不增加额外插件或模块的情况下实现了稳态和暂态数据的同时处理。

[0004] 但是暂态数据录波器要记录控制与保护装置的模拟量和状态量信息，通常需要在控制保护装置中增加模拟量和状态量IO单元，将系统内部运行的关键数据输出至录波器以进行采集和记录，专用暂态数据录波器的优点是接口丰富、采样频率高、存储空间大，但不足之处在于需改变原有控制保护装置的硬件结构，且增加和删除采集通道组需要双方进行协调，造成安装操作复杂。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种高压直流输电暂态数据录波装置及控制保护装置，用于解决现有技术中控制保护装置设置暂态数据录波器需改变控制保护装置的原有硬件结构的问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种高压直流输电暂态数据录波装置，包括用于集成在控制保护装置内的暂态数据录波模块，所述暂态数据录波模块通过控制保护装置的模拟量和状态量软件模块记录控制保护装置的内部运行数据，并通过控制保护装置的通信接口记录控制保护装置的外部运行数据；所述内部运行数据及外部运行数据存储在控制保护装置的Flash板卡或SATA硬盘中。

[0007] 为了不影响控制保护装置正常的控制保护功能，所述暂态数据录波模块在控制保护装置的CPU空闲时间进行所述控制保护装置的内部运行数据和外部运行数据的存储，实现了在控制保护装置实施正常保护功能的情况下进行暂态数据的录波。

[0008] 为了在数据录波时适应不同的数据触发要求，所述暂态数据录波模块在进行数据录波时采用边沿触发方式和电平触发方式，满足了录波数据的不同触发方式，其触发方式多样。

[0009] 为了解决录波时出现死区的问题，所述暂态数据录波模块包括两级数据缓存结构，一级为实时数据缓存区，另一级为暂态数据缓存区；所述实时数据缓存区的横向宽度为模拟量和状态量通道个数之和，纵向宽度为前置录波点数与后置录波点数之和，缓存区长度为横向宽度与纵向宽度的乘积；所述暂态数据缓存区的长度为实时数据缓存区长度的N倍，用于存放故障时刻前后记录的数据，实现了当Flash板卡或SATA硬盘的文件读写速度低于实时录波数据录入的速度时不会发生录波死区。

[0010] 所述控制保护装置通常包括一个主CPU和至少一个从CPU，为了解决部分录波数据丢失的问题，所述暂态数据录波模块的录波功能集成在主CPU中，各从CPU将自身的原始录波数据通过组态数据传递的方式传递给主CPU，主CPU将接收到的数据进行格式转换，并进行存储。当主CPU数据采集所在的任务与从CPU数据源输出的任务不匹配时，采用组态数据传递的方式不会发生录波数据丢失。

[0011] 为了保证主CPU与从CPU之间的录波数据传递时的完整性，所述组态数据传递的过程为：在主CPU与各个从CPU之间建立一个用于实现各CPU之间数据实时交互的数据通信环路；在主CPU中创建第一通信接口模块，在各从CPU中创建第二通信接口模块，所述各从CPU中的第二通信接口模块用于对应的从CPU打包组态数据并选择时机发送，所述第一通信接口模块用于接收各从CPU发送的组态数据并完成组态数据到录波文件的转换。

[0012] 为了完成录波数据在实时缓存区与暂态数据缓存区之间搬移，所述实时数据缓存区与暂态数据缓存区采用直接内存存取的方式进行数据搬移。

[0013] 为了使暂态数据录波模块能够适应用户的不同需求，所述暂态数据录波模块能够根据用户的需要配置录波触发前的录波点数、触发后的录波点数、单个文件最大录波点数，并根据国际标准生成comtrade格式的波形文件。

[0014] 本发明还提供了一种高压直流输电控制保护装置，包括暂态数据录波装置，所述暂态数据录波装置包括集成在控制保护装置内的暂态数据录波模块，所述暂态数据录波模块通过控制保护装置的模拟量和状态量软件模块记录控制保护装置的内部运行数据，并通过控制保护装置的通信接口记录控制保护装置的外部运行数据；所述内部运行数据及外部运行数据存储在控制保护装置的Flash板卡或SATA硬盘中。

[0015] 为了不影响控制保护装置正常的控制保护功能，所述暂态数据录波模块在控制保护装置的CPU空闲时间进行所述控制保护装置的内部运行数据和外部运行数据的存储，实现了在控制保护装置实施正常保护功能的情况下进行暂态数据的录波。

[0016] 为了在数据录波时适应不同的数据触发要求，所述暂态数据录波模块在进行数据录波时采用边沿触发方式和电平触发方式，满足了录波数据的不同触发方式，其触发方式多样。

[0017] 为了解决录波时出现死区的问题，所述暂态数据录波模块包括两级数据缓存结构，一级为实时数据缓存区，另一级为暂态数据缓存区；所述实时数据缓存区的横向宽度为模拟量和状态量通道个数之和，纵向宽度为前置录波点数与后置录波点数之和，缓存区长度为横向宽度与纵向宽度的乘积；所述暂态数据缓存区的长度为实时数据缓存区长度的N倍，用于存放故障时刻前后记录的数据，实现了当Flash板卡或SATA硬盘的文件读写速度低于实时录波数据录入的速度时不会发生录波死区。

[0018] 所述控制保护装置包括一个主CPU和至少一个从CPU，为了解决部分录波数据丢失的问题，所述暂态数据录波模块的录波功能集成在主CPU中，各从CPU将自身的原始录波数据通过组态数据传递的方式传递给主CPU，主CPU将接收到的数据进行格式转换，并进行存储。当主CPU数据采集所在的任务与从CPU数据源输出的任务不匹配时，采用组态数据传递的方式不会发生录波数据丢失。

[0019] 为了保证主CPU与从CPU之间的录波数据传递时的完整性，所述组态数据传递的过程为：在主CPU与各个从CPU之间建立一个用于实现各CPU之间数据实时交互的数据通信环路；在主CPU中创建第一通信接口模块，在各从CPU中创建第二通信接口模块，所述各从CPU中的第二通信接口模块用于对应的从CPU打包组态数据并选择时机发送，所述第一通信接口模块用于接收各从CPU发送的组态数据并完成组态数据到录波文件的转换。

[0020] 为了完成录波数据在实时缓存区与暂态数据缓存区之间搬移，所述实时数据缓存区与暂态数据缓存区采用直接内存存取的方式进行数据搬移。

[0021] 为了方便工程师工作站采集控制保护装置的录波文件，所述暂态数据录波模块包括两种录波文件获取方式，一种是主动召唤式，另一种是自动上送式；所述主动召唤式指在控制保护装置内创建一个FTP服务器，工程师工作站以FTP客户端的方式登录控制保护装置，获取录波文件列表信息，选择需要下载的波形文件；所述自动上送式指在控制保护装置中创建一个FTP客户端，在工程师工作站中创建一个服务器，当触发暂态数据录波后，控制保护装置登录工程师工作站的服务器，将录波文件上传至服务器指定的目录保存。

[0022] 为了使暂态数据录波模块能够适应用户的不同需求，所述暂态数据录波模块能够根据用户的需要配置录波触发前的录波点数、触发后的录波点数、单个文件最大录波点数，并根据国际标准生成comtrade格式的波形文件。

[0023] 本发明的有益效果是：

[0024] 本发明提供了一种高压直流输电暂态数据录波装置，包括用于集成在控制保护装置内的暂态数据录波模块，暂态数据录波模块通过控制保护装置的模拟量和状态量软件模块记录控制保护装置的内部运行数据且通过控制保护装置的通信接口记录控制保护装置的外部运行数据；内部运行数据及外部运行数据存储在控制保护装置的Flash板卡或SATA硬盘中。本发明的暂态数据录波模块是软件模块，装载到控制保护装置中时，不会改变原有控制保护装置的硬件结构，不需要增加或删除采集通道，并可与专用暂态数据录波器配合使用，具有配置灵活、功能全面、存储和传输方式多样，使用方便的特点，可以辅助工程调试人员快速定位系统故障部位，分析系统联调中遇到的各种问题，为电网分析提供了可靠的依据。

[0025] 本发明还提供了一种高压直流输电控制保护装置，该控制保护装置中加载有暂态数据录波模块，暂态数据录波模块装载到控制保护装置中时，不会改变原有控制保护装置的硬件结构，不需要增加或删除采集通道，并可与专用暂态数据录波器配合使用，具有配置灵活、功能全面、存储和传输方式多样，使用方便的特点，可以辅助工程调试人员快速定位保护装置故障部位，分析保护装置联调中遇到的各种问题，为电网分析提供了可靠的依据。

附图说明

[0026] 图1为控制保护装置的硬件平台结构图；

[0027] 图2为控制保护装置的软件平台示意图；

[0028] 图3为控制保护装置调试网络结构图；

[0029] 图4为实时数据缓存与暂态数据缓存示意图；

[0030] 图5为暂态数据录波工作流程图；

[0031] 图6为内嵌式暂态数据录波功能设计样例示意图；

[0032] 图7为组态数据传递方式结构框图。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

[0034] 一种高压直流输电控制保护装置，包括高压直流输电暂态数据录波装置，暂态数据录波装置包括用于集成在控制保护装置内的暂态数据录波模块，暂态数据录波模块通过控制保护装置的模拟量和状态量软件模块记录控制保护装置内部的运行数据，必要时也可通过通信接口借助各种通信方式和通信协议接收和记录来自控制保护装置外部的运行数据，采集通道可以灵活配置，暂态波形文件可以随意获取，本实施例的暂态数据录波模块可以与专用暂态数据录波器配合使用，共同为电网分析提供更加可靠的依据。

[0035] 1、平台架构设计

[0036] 1.1、硬件与软件平台设计

[0037] 高压直流输电控制保护装置的硬件平台一般由工控机或嵌入式设备构成。图1为一款嵌入式控制保护装置，它由一个基于VME背板总线的机箱，以及处理器、模拟量输入输出、开关量输入输出、触发脉冲、现场总线通信、以太网通信等十几种板卡构成。该装置的特点是机箱内处理器和所有IO板卡可以根据工程需要灵活组态，各处理器板卡可以分别控制不同的IO板卡，以实现特定的控制保护功能。处理器板卡之间可直接通过VME背板总线实现数据交互，实现多CPU并行处理功能。暂态数据录波模块内嵌入控制保护装置中，能够记录控制保护装置的内部运行数据；能够记录通过以太网通信扩展板卡ENT、控制总线(CONTROL BUS)、现场总线(PROFIBUS)、模拟量和状态量I/O扩展板卡DP传递过来的外部运行数据；还能够记录通过机箱背板总线传递过来的装置内其他板卡的CPU运行数据。

[0038] 本发明的暂态数据录波模块在录波前能够根据用户的需要配置录波触发前的录波点数、触发后的录波点数、单个文件最大录波点数，并根据国际标准生成comtrade格式的波形文件。

[0039] 暂态数据录波模块在录波时，通常在CPU的空闲时间进行录波数据存储，以确保不会影响到控制保护装置的控制保护功能。但是当控制保护装置的原始CPU负荷较高时，留给波形文件存储的时间就少，所以需要考虑提高波形文件存储的效率。由于SATA硬盘具有较大的存储空间和较快的读写速度，可作为工程应用的默认配置。图1装置中配置有一块SATA硬盘，可由插在第一个槽位的主处理器板卡进行访问和控制，用于存储暂态数据录波文件，并支持通过各种通信媒介、通信规约传递给其他设备。当然，在一些对性能要求不高的特殊场合，也可使用处理器板卡的片上FLASH存储波形文件。

[0040] 高压直流输电控制保护装置的软件平台一般采用多任务操作系统，所有任务可以配置优先级，暂态数据录波比较消耗系统资源的功能可以放在低优先级任务中完成。如图2所示，装置的软件部分是一个基于vxworks实时操作系统的图形化应用程序开发平台，包含了算术、逻辑、控制、通信、故障诊断等几百个功能块，其内部由C代码编写，外部封装起来供工程应用编程人员调用，与硬件配合可实现直流工程中的各种控制保护功能。与当前国内外同类控制保护装置的SD卡程序存储与串口调试相比，该平台支持网络实时监控、编辑、下载和调试工程应用程序，可极大提高现场的工作效率。该软件平台提供了5个周期任务和8个中断任务，用户可以根据应用程序的容量和执行时间要求选择程序运行的任务，合理配置任务运行的周期。其中任务周期最快支持0.1ms，暂态数据录波最大可实现10KHz的采样频率。

[0041] 1.2、网络结构设计

[0042] 在高压直流输电工程中，一般将换流站和输电线路的全部功能按照等级划分为若干层次，控制装置分为极控、阀控、直流站控、交流站控等，保护装置分为极保护，阀保护、交流滤波器保护等。在换流站中，控制保护装置根据功能分布在主控楼、低端阀厅控制楼、高端阀厅控制楼、交流滤波器保护小室等不同的区域，因此通过构建调试网络，工程师可在主控楼内实现对全站所有控制保护装置的维护。图3为换流站控制与保护装置调试网络结构图。控制保护装置与暂态数据录波模块之间的专用通道一般使用硬接线或光纤将各装置的原始数据输出至暂态数据录波模块采集并生成波形文件，间接由工程师工作站获取。工程师工作站通过接入控制与保护装置的调试局域网来访问所有装置的处理器板卡，编辑、下载和监视应用程序。因此，在实现控制与保护装置内嵌式暂态数据录波功能后，工程师工作站可经由调试网络，直接获取所有装置的录波文件。

[0043] 2、内嵌式暂态数据录波功能设计

[0044] 2.1、基本功能设计

[0045] COMTRADE是IEEE标准电力系统暂态数据交换通用格，每个COMTRADE记录都有一组最多4个与其相关的文件，分别是标题文件、配置文件、数据文件、信息文件。其中标题和信息文件并非必须文件，因此在设计时只需将满足触发条件后系统记录的暂态数据生成配置文件和信息文件即可。配置文件为一种ASCII文本文件，用于正确地说明数据文件的格式，诠释数据文件所包含的采样速率、通道数量、频率、通道信息等信息，标识数据文件是以ASII码还是二进制的格式存储。数据文件包含记录中每个采样所有输入通道的值，包括顺序号和每次采样的时间标志，采样值除记录模拟量输入的数据之外，也记录表示开关信号的状态量信息。

[0046] 电力行业标准规定了暂态数据采集可分为五个时段记录，即数据记录可按等间隔采样，或者按一定间隔内记录的有效值采样。鉴于当前的软件平台支持可配置的多任务应用编程模式，用户可以选择使用中断任务或者周期任务模式，其中周期任务最高可配置为0.1ms，可实现10KHz的采样频率。采样点数指在一个数据文件中最大存储录波数据的组数，一组数据包含一次采样所有模拟量和状态量的值。针对配置文件中的第一点数据时间和触发点数据时间，这里引入了两个概念，即前置录波点数和后置录波点数。前置录波点数是指在暂态数据的触发逻辑满足条件时刻之前的预录波点数，后置录波点数是指当暂态数据的触发逻辑满足条件时刻之后仍需要记录的点数。工程调试人员可通过比对触发时刻前后录波数据的差别，评估保护装置运行的性能，分析保护装置故障产生的原因。用户在配置录波通道的时候，只需配置这两个点数，第一点数据时间和触发点数据时间可由程序自动生成。

[0047] 暂态数据触发通常分为边沿触发方式和电平触发方式。边沿触发方式是指当触发逻辑满足时，系统的实际采样点数等于前置录波点数加上后置录波点数。电平触发方式是指当触发条件满足时，系统的实际采样点数包含前置录波点数、触发电平持续时间记录的点数，以及后置录波点数。另外，当一个触发条件满足后，当录波尚未完成，又有新的触发条件到来，一般有两种处理方式，一种是继续完成第一个触发条件的录波，忽略新的触发条件，另外一种是保留第一个触发条件已记录的信息，从新的触发条件开始，重新启动后置录波点数的记录，直到最后一个触发条件的后置录波点数录波完成为止，若录波过程中，一直有新的触发条件，当录波文件达到最大记录数据后，强制录波完成。当前触发逻辑采用第二种处理方式。

[0048] 2.2、数据缓存设计

[0049] 暂态数据录波模块满足触发条件并且录波完成后，需对录波数据进行存储。控制保护装置存储设备的效率是制约暂态数据录波性能的一个关键因素，当SATA硬盘或FLASH的文件读写速度低于实时数据录入的速度时，就有可能出现录波死区的情况。为了解决该问题，设计了两级数据缓存结构，如图4所示，在RAM中同时开辟两片独立的数据缓存区，一片定义为实时数据缓存区(一级缓存)，其横向宽度为模拟量和状态量通道个数之和，其纵向宽度为前置录波点数与后置录波点数之和，其缓存区长度为横向与纵向宽度的乘积，用于实时存储和更新当前的数据；另一片定义为暂态数据缓存区(二级缓存)，长度为实时数据缓存区的N倍，用于存放故障时刻前后记录的历史数据。两级数据缓存设计通过去除大量无效的历史数据，仅保存触发时刻的有效数据，解决了存储设备读写速度与实时数据录入速度不匹配的问题。

[0050] 暂态数据录波工作流程如图5所示。在初始化模式下，创建历史数据存储区、配置信息存储区和录波数据内存池，同时根据用户的配置将站名称、设备名称等配置信息写入配置信息存储区中。在循环模式下，实时更新历史数据，同时判断是否满足触发条件，若满足则将故障点时间信息等配置信息写入配置信息存储区中，保证配置信息存储区中配置信息的完整性，以便直接进行Comtrade文件格式转换，同时将实时数据拷贝到暂态数据缓冲区中。当录波完成时，启动Comtrade格式转换任务，将暂态数据缓冲区中的数据转换成Comtrade波形文件，并保存到SATA硬盘中。

[0051] 由以上录波工作流程可知，在系统触发录波后需要完成一级缓存与二级缓存之间数据搬移的操作，当录波点数很多、录波频率很快的情况下，系统需要消耗较长的时间来完成数据搬移。以一个超高速线路保护的应用为例，需要在20us内完成50000点采样(最大64路模拟量、64路状态量)，当触发条件满足时，在1s内需要完成13MB数据的搬移，而且数据搬移不能影响系统的正常采样。这里采用DMA(Driect Memory Access)直接内存存取方式，在不占用CPU负荷的同时快速完成源地址到目的地址数据的拷贝。

[0052] 2.3、录波功能块设计

[0053] 基于以上设计原理开发的内嵌式暂态数据录波功能模块如图6所示，其中TCH为虚拟录波器初始化模块，调用一个TCH模块即可模拟一个数据录波装置，单个TCH模块可以挂载最多64个ARC模拟量采集模块和64个状态量采集模块，即一个虚拟录波器最多可以记录64路模拟量和64路状态量数据。虚拟录波功能可以复用，在一个处理器内可以配置多组暂态数据录波模块，每组数据录波模块满足触发条件后会单独生成一组录波文件。因此，针对厂家和业主关注的不同数据，可以将复用数据灵活组合，并分别配置到不同的虚拟录波器进行记录。

[0054] 3、录波数据存储方式设计

[0055] 本实施例对录波数据设置了专门的存储方式，控制保护装置包括一个主处理器(CPU)板卡和至少一个从处理器(CPU)板卡，在图1的控制保护装置中，由主处理器板卡负责整个装置暂态数据录波功能的实现，即主处理器板卡不仅记录本板卡内部运行的数据，而且需要通过VME背板并行总线接收和记录来自其他从处理器板卡的数据。主从处理器板卡数据交互可采用直接数据传递方式，这种方式应用简便，基本可以满足大部分工程调试需求。但该方式的缺陷在于，主处理器板卡和从处理器板卡是各自独立的系统，异步系统直接进行数据传递可能导致部分录波点数丢失或者重复。另外，当主处理器板卡数据采集所在的任务与从处理器板卡数据源输出的任务不匹配，比如说主处理器板卡的数据采集运行在1ms的任务周期，从处理器板卡的数据产生和发送运行在0.625ms的中断周期，也会导致部分录波点数丢失。

[0056] 解决以上问题的方法就是改变直接数据传递的，采用组态数据传递的方式。实现原理是：

[0057] 将暂态数据录波功能裁剪为两个部分，第一部分完成录波原始数据的存储(存储在RAM中)，第二部分完成录波文件格式转换(存储在SATA硬盘)；主处理器板卡保留原有的方案，将两部分合二为一。从处理器板卡完成自身的原始数据记录功能，但并不进行第二部分的文件格式转换，而是将组态数据打包传递给主处理器板卡，由主处理器板卡完成第二部分的操作。

[0058] 组态数据的传递不要求太快，但要确保信息传输的完整性。组态数据传递方式实现过程如图7所示，以一个主CPU和两个从CPU为例：

[0059] 首先主从CPU之间需要建立一个数据通信环路，实现主从CPU的数据实时交互。

[0060] 在主CPU应用程序中创建第一通信接口模块TFRCP，在从CPU应用程序中分别创建第二通信接口模块TFRSP，用于管理主从CPU暂态录波数据传递。TFRSP模块用于对应的从CPU打包组态数据并选择时机发送，TFRCP用于主CPU接收组态数据并完成组态数据到录波文件的转化。

[0061] 4、录波文件获取方式设计

[0062] 由于工程师工作站需对各控制保护装置的波形文件进行查看以及分析，为了满足工程师工作站查看波形文件的要求，本实施例的内嵌式暂态数据录波模块提供了两种录波文件获取方式，分别是主动召唤方式和自动上送方式。主动召唤方式实现的方法是在控制保护装置内创建一个FTP服务器，工程师工作站可以FTP客户端的方式登录每个控制保护装置，获取录波文件列表信息，选择需要下载的波形文件，并保存在指定的工作站目录中。主动召唤方式的优点是应用简便，特别适用于小规模控制保护装置调试。自动上送方式实现的方法是在每个控制保护装置中创建一个FTP客户端，在工作站上建立一个服务器，当系统触发暂态数据录波后，控制保护装置主动登录工作站的服务器，将新触发的录波文件上传至服务器指定的目录保存，文件上传结束后退出服务器。所有的文件传输操作均在低优先级的任务中进行，不会影响控制保护装置的控制与保护功能。主动召唤方式适用于大规模装置联调，针对上百套控制保护装置，调试人员无需在每个实验节点，依次获取每台装置的录波文件。

[0063] 以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。