專利名稱：故障錄波數(shù)據(jù)硬盤(pán)直接存儲(chǔ)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中故障錄波數(shù)據(jù)的處理方法，更具體地涉及高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大容量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)硬盤(pán)直接存儲(chǔ)的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大而又極其復(fù)雜的發(fā)電、輸電及用電系統(tǒng)。在系統(tǒng)運(yùn)行生產(chǎn)過(guò)程中，一個(gè)中等規(guī)模的電力網(wǎng)，每天都有數(shù)十臺(tái)至百臺(tái)的發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，成千上萬(wàn)公里輸電線路聯(lián)接著幾百個(gè)不同電壓等級(jí)的變電站，把電力源源不斷地送到用戶。
我們要求電力系統(tǒng)要安全可靠地供電，而實(shí)際上在一個(gè)電力網(wǎng)中眾多發(fā)電、輸電設(shè)備以及輸電線路，每天都會(huì)有故障發(fā)生。我們只能做到發(fā)生故障的設(shè)備及線路快速退出運(yùn)行，不至于影響全網(wǎng)供電，同時(shí)希望盡快查明原因，恢復(fù)供電。故障錄波裝置就是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠記錄所監(jiān)視設(shè)備或線路在故障過(guò)程中的電氣量及運(yùn)行狀態(tài)量的設(shè)備，為判斷分析電力系統(tǒng)故障的提供重要數(shù)據(jù)，是電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行必不可少的設(shè)備。電力系統(tǒng)故障錄波時(shí)裝置要求是1)數(shù)據(jù)采集量大常規(guī)配置一臺(tái)裝置32-64路模擬量，48～96路開(kāi)關(guān)量，按50周正弦波，每周采樣96點(diǎn)，每秒鐘的數(shù)據(jù)量大約為586KB。
2)具備長(zhǎng)時(shí)間的記錄能力電力系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生頻發(fā)性故障，如沿海地區(qū)的臺(tái)風(fēng)季節(jié)，北方地區(qū)的濃霧季節(jié)時(shí)，電力系統(tǒng)在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)可能發(fā)生多次故障，甚至?xí)l(fā)全系統(tǒng)的大面積停電事故?？赡苋舭?0次故障計(jì)，它要求故障記錄裝置在一段時(shí)間內(nèi)必須具備的3～6MB數(shù)據(jù)量。對(duì)于系統(tǒng)故障，如振蕩解列故障，系統(tǒng)故障時(shí)間較長(zhǎng)，按標(biāo)準(zhǔn)要求有10分鐘的記錄容量，則上述故障錄波數(shù)據(jù)量推算，最多可達(dá)184～368MB。
3)電力系統(tǒng)要求故障錄波這些數(shù)據(jù)長(zhǎng)期存盤(pán)(軟盤(pán)或硬盤(pán))，可以隨時(shí)就地調(diào)用或者遠(yuǎn)方調(diào)用。做為電力系統(tǒng)故障分析的依據(jù)。因此必然要求實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)要盡快存入軟盤(pán)，硬盤(pán)或電子盤(pán)，避免數(shù)據(jù)丟失。
國(guó)內(nèi)外涉及故障錄波的產(chǎn)品有幾十種，為了滿足電力系統(tǒng)故障錄波的基本要求，一般采取以下幾種技術(shù)1)分散式數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)技術(shù)為了解決多通道高速數(shù)據(jù)采集問(wèn)題，往往采用多A/D板分散采集方式，每塊A/D模板都設(shè)有較大容量的數(shù)據(jù)緩存區(qū)，一旦故障發(fā)生時(shí)，采集數(shù)據(jù)先暫存在各自A/D板的數(shù)據(jù)緩存區(qū)內(nèi)，故障記錄結(jié)束后，再集中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
傳輸方式a)RS232/RS485串行口方式b)CAN、LON等網(wǎng)絡(luò)傳輸方式c)計(jì)算機(jī)總線傳輸方式該方案的優(yōu)點(diǎn)是a)對(duì)每個(gè)A/D板設(shè)計(jì)及運(yùn)行要求簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)對(duì)通道的高速數(shù)據(jù)采集不需要高速A/D，造價(jià)可以降低。
b)可能根據(jù)不同的模擬量通道數(shù)量，配套不同數(shù)量A/D模板。
缺點(diǎn)是a)每塊A/D板都需要配置一定容量的內(nèi)存(至少1MB)，滿足連續(xù)多次故障的記錄要求，但無(wú)法滿足長(zhǎng)時(shí)間的記錄要求。
b)集中數(shù)據(jù)傳輸將成為瓶頸問(wèn)題，尤其是RS232/RS485串行口傳輸及網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，都是數(shù)據(jù)傳輸率較慢的傳輸方式，如果在數(shù)據(jù)傳輸期間，再發(fā)生故障時(shí)，軟件設(shè)計(jì)不當(dāng)將可能丟失數(shù)據(jù)或者遺漏故障記錄的情況。
2)集中數(shù)據(jù)采集方式采用高速數(shù)據(jù)采集A/D板(一般400K/秒左右)，插在工控機(jī)的總線槽內(nèi)，A/D板與主CPU一般以雙口RAM方式高速傳輸數(shù)據(jù)。
一旦故障發(fā)生時(shí)，所記錄的數(shù)據(jù)將高速地轉(zhuǎn)儲(chǔ)到工控機(jī)的內(nèi)存中，故障結(jié)束后再轉(zhuǎn)入軟盤(pán)或硬盤(pán)中存儲(chǔ)。
這種數(shù)據(jù)采集方式的優(yōu)點(diǎn)是基本上能滿足在頻發(fā)故障情況下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求，其工控機(jī)必須具備大容量的內(nèi)存容量。存在問(wèn)題是如果在故障記錄期間，由于裝置失電則可能使所有記錄的數(shù)據(jù)全部丟失，這對(duì)于故障錄波裝置是不應(yīng)該有的缺陷。
從上面分析可以看出，故障錄波器的主要技術(shù)問(wèn)題是解決大容量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的基本思路是如果我們能夠?qū)崿F(xiàn)高速A/D板的采樣，又能夠數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地從工控機(jī)總線(EISA或PCI總線)傳到主板RAM上后，又能夠?qū)崟r(shí)地把數(shù)據(jù)存入硬磁盤(pán)中，就可以從根本上解決長(zhǎng)時(shí)間(1小時(shí)以上)故障記錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問(wèn)題。為此，本發(fā)明提出了一種故障錄波數(shù)據(jù)硬盤(pán)直接存儲(chǔ)的方法。
該方法是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，該技術(shù)方案是將數(shù)據(jù)采集控制、故障判別、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬盤(pán)三大功能于一體，眾多模擬量，每個(gè)模擬量都有一批起動(dòng)判據(jù)，有時(shí)還有一部分計(jì)算量，如負(fù)序電壓，頻率等作為起動(dòng)判據(jù)，它要占用大部分CPU時(shí)間，這些任務(wù)只能在中斷任務(wù)中去執(zhí)行。
該方法的步驟包括在中斷中執(zhí)行多種功能；控制采集數(shù)據(jù)，在采集中開(kāi)始保護(hù)中斷現(xiàn)場(chǎng)一；將采集的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存；判斷是否存在故障，若判斷是否定的，則恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)一，返回控制采集數(shù)據(jù)的步驟，若判斷是肯定的，即在中斷中發(fā)現(xiàn)有故障數(shù)據(jù)時(shí)，重新開(kāi)辟一個(gè)新堆棧區(qū)，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)二，以便避免與老的堆棧區(qū)沖突；允許硬盤(pán)存儲(chǔ)中斷和數(shù)據(jù)采集中斷，以便實(shí)現(xiàn)邊采集數(shù)據(jù)邊儲(chǔ)存；判斷是否存在其它故障，若判斷是肯定的，則將采集的數(shù)據(jù)存入硬盤(pán)，然后返回判斷是否存在其它故障的步驟，若判斷是否定的，即直到故障切除為止，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)二，釋放堆棧區(qū)，再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)一，然后返回到控制采集數(shù)據(jù)的步驟。
所述的多種功能包括數(shù)據(jù)采集控制、故障判別和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬盤(pán)。
由于該方法是將數(shù)據(jù)采集控制、故障判別和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬盤(pán)三大功能于一體，將占用大部分CPU時(shí)間的一些任務(wù)安排在中斷任務(wù)中去執(zhí)行，這樣就不會(huì)丟失故障數(shù)據(jù)，解決了故障死區(qū)問(wèn)題。采用硬盤(pán)直接存儲(chǔ)技術(shù)后，工控機(jī)的內(nèi)存控制在20MB左右，就能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間不間斷的故障數(shù)據(jù)記錄功能，這對(duì)電力系統(tǒng)故障記錄裝置功能是一大突破。


下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的方法。
圖1是本發(fā)明方法步驟的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明方法步驟的流程示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的方法是將數(shù)據(jù)采集控制、故障判別和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬盤(pán)三大功能于一體，眾多模擬量，每個(gè)模擬量都有一批起動(dòng)判據(jù)，有時(shí)還有一部分計(jì)算量，如負(fù)序電壓，頻率等作為起動(dòng)判據(jù)，它要占用大部分CPU時(shí)間，這些任務(wù)只能在中斷任務(wù)中去執(zhí)行。該方法的步驟包括在中斷中執(zhí)行多種功能；控制采集數(shù)據(jù)，在采集中開(kāi)始保護(hù)中斷現(xiàn)場(chǎng)一(步驟S101)；在步驟S102將采集的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存；然后在步驟S103判斷是否存在故障且無(wú)硬盤(pán)操作，若判斷無(wú)故障或有硬盤(pán)操作，進(jìn)入步驟S104恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)一，然后經(jīng)步驟S110返回系統(tǒng)等待采集數(shù)據(jù)中斷，若判斷有故障且無(wú)硬盤(pán)操作，即在中斷中發(fā)現(xiàn)有故障數(shù)據(jù)且還沒(méi)有進(jìn)入存硬盤(pán)子程序時(shí)，則進(jìn)入步驟S105重新開(kāi)辟一個(gè)新堆棧區(qū)，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)二，這樣避免了與老的堆棧區(qū)沖突；在步驟S106允許硬盤(pán)存儲(chǔ)中斷和數(shù)據(jù)采集中斷，以便實(shí)現(xiàn)邊采集數(shù)據(jù)邊儲(chǔ)存；然后在步驟S107判斷是否存在其它故障，若判斷是肯定的，則進(jìn)入步驟S111將采集的數(shù)據(jù)存入硬盤(pán)，然后返回判斷是否存在其它故障的步驟S107，若判斷是否定的，則進(jìn)入步驟S108即直到故障切除為止，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)二，然后在則進(jìn)入步驟S109釋放堆棧區(qū)，再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)一，然后經(jīng)則進(jìn)入步驟S110返回系統(tǒng)等待采集數(shù)據(jù)中斷。
采用本發(fā)明的硬盤(pán)直接存儲(chǔ)技術(shù)后，工控機(jī)的內(nèi)存控制在20MB左右，就能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間不間斷的故障數(shù)據(jù)記錄功能。舉一簡(jiǎn)單例子假如硬盤(pán)容量20G為，可用容量為16G，64路模擬量，一周采樣96點(diǎn)，一秒鐘的數(shù)據(jù)是為614.4KB，16G硬盤(pán)容量則可以連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)16*106/614.4＝26.04*103＝7.2小時(shí)。
在各種故障條件下，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)不間斷記錄的性能。該指標(biāo)是故障錄波裝置功能的一大突破。
優(yōu)點(diǎn)a)工控機(jī)不需要配置大內(nèi)存。
b)采用硬盤(pán)為實(shí)時(shí)外存具有很高的性價(jià)比。
c)起動(dòng)次數(shù)、記錄容量不受限制，使故障錄波徹底消滅死區(qū)。
本發(fā)明的可行性估計(jì)
a)高速A/D板，12位，400KHZ采樣速率，則1秒鐘的數(shù)據(jù)量為660KBb)工控機(jī)EISA擴(kuò)展總線最大傳輸率2Mb/秒PCI局部總線最大傳輸率為32Mb/秒采用以上二種總線最大傳輸A/D板的數(shù)據(jù)660Kb/秒，只須占用總線很短時(shí)間。
c)目前常用的磁盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)SCSI2窄帶位8位10Mb/SSCSI3寬帶位16位20Mb/SUltrawide 16位40Mb/SU2trawide 16位80Mb/S采用上述幾種標(biāo)準(zhǔn)的磁盤(pán)，存儲(chǔ)速度都能滿足高速A/D 660KB/秒數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)要求。
WLG-2000型發(fā)變機(jī)組故障錄波裝置采用本技術(shù)后，入網(wǎng)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，順利實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)半小時(shí)的連續(xù)故障記錄。就電力系統(tǒng)的應(yīng)用而言，徹底地解決故障錄波大數(shù)據(jù)量與實(shí)時(shí)存儲(chǔ)的矛盾，把裝置研制及應(yīng)用水平提到一個(gè)新的階段。
為了說(shuō)明和描述的目的，已經(jīng)提供了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的前面的描述。它不是詳盡的或者限制本發(fā)明為揭露的精確的形式。按照上面的教導(dǎo)許多修改和變化是可能的。本發(fā)明的范圍不是由這個(gè)詳細(xì)的描述限定，而是由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種故障錄波數(shù)據(jù)硬盤(pán)直接存儲(chǔ)的方法，其特征在于該方法的步驟包括在中斷中執(zhí)行多種功能；控制采集數(shù)據(jù)，在采集中開(kāi)始保護(hù)中斷現(xiàn)場(chǎng)一；將采集的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存；判斷是否存在故障，若判斷是否定的，則恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)一，返回控制采集數(shù)據(jù)的步驟，若判斷是肯定的，即在中斷中發(fā)現(xiàn)有故障數(shù)據(jù)時(shí)，重新開(kāi)辟一個(gè)新堆棧區(qū)，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)二，以便避免與老的堆棧區(qū)沖突；允許硬盤(pán)存儲(chǔ)中斷和數(shù)據(jù)采集中斷，以便實(shí)現(xiàn)邊采集數(shù)據(jù)邊儲(chǔ)存；判斷是否存在其它故障，若判斷是肯定的，則將采集的數(shù)據(jù)存入硬盤(pán)，然后返回判斷是否存在其它故障的步驟，若判斷是否定的，即直到故障切除為止，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)二，釋放堆棧區(qū)，再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)一，然后返回到控制采集數(shù)據(jù)的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的多種功能包括數(shù)據(jù)采集控制、故障判別和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬盤(pán)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種故障錄波數(shù)據(jù)硬盤(pán)直接存儲(chǔ)的方法,該方法包括:在中斷中執(zhí)行多種功能,在采集數(shù)據(jù)中開(kāi)始保護(hù)中斷現(xiàn)場(chǎng)一并將采集的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存,在中斷中發(fā)現(xiàn)有故障數(shù)據(jù)時(shí),重新開(kāi)辟一個(gè)新堆棧區(qū),保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)二,實(shí)現(xiàn)邊采集數(shù)據(jù)邊儲(chǔ)存,直到故障切除為止,恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)二,釋放堆棧區(qū),再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)一。由于該方法是將數(shù)據(jù)采集控制、故障判別和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬盤(pán)三大功能于一體,將占用大部分CPU時(shí)間的一些任務(wù)安排在中斷任務(wù)中去執(zhí)行,這樣就不會(huì)丟失故障數(shù)據(jù),解決了故障死區(qū)問(wèn)題。采用硬盤(pán)直接存儲(chǔ)技術(shù)后,工控機(jī)的內(nèi)存控制在20MB左右,就能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間不間斷的故障數(shù)據(jù)記錄功能,這對(duì)電力系統(tǒng)故障記錄裝置功能是一大突破。
文檔編號(hào)G06F12/00GK1336592SQ0114171
公開(kāi)日2002年2月20日 申請(qǐng)日期2001年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月14日
發(fā)明者魏孝銘, 趙國(guó)欽, 董志平, 凌俊銀 申請(qǐng)人:北京四方同創(chuàng)保護(hù)與控制設(shè)備有限公司