CN103559570A - 一种故障录波主站信息管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种故障录波主站信息管理系统，其包括主站与至少一变电站；主站包括应用服务器、通信服务器以及数据库服务器；变电站设置故障录波装置，用于在发生故障时，自动录波并发送录波文件到通信服务器；通信服务器设置录波接入单元与规约转换单元；规约转换单元用于实现信息的统一输入或输出；录波接入单元用于接收录波文件，传输标准录波信息到应用服务器；应用服务器设置存储单元，以及策略设置单元、信息处理单元、显示单元；存储单元用于临时存储标准录波信息，并转存到数据库服务器；策略设置单元用于设置处理策略；信息处理单元根据处理策略，处理标准录波信息，通过显示单元进行实时动态显示。

Description

一种故障录波主站信息管理系统

技术领域

本发明涉及故障录波，尤其涉及的是，一种故障录波主站信息管理系统。

背景技术

随着我国经济高速增长，城市化进程不断加快，电力需求不断增高。加上我国区域广，电力资源分配不均匀，电网建设需求将持续增长，进一步拉动电力设备需求增长；国家电网建设逐步朝智能化方向发展，国家电网2009年提出“坚强智能电网”的建设。坚强的智能电网的核心在于“坚强”（即稳定安全）和“智能”。坚强智能电网以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节；数字化变电站建设全面起步。

电力设备行业的制造水平直接影响到国家电力安全稳定性。电力设备产品行业细分类别多，按电力系统过程分可以分为发电、输电、变电、配电环节产品；按产品具体分工又可以分为一次和二次设备，故障录波器为二次设备；电力设备行业的核心设备对技术水平要求高，掌握核心技术的企业相对较少。

故障录波装置是国家电力系统的标准配置，根据《GB/T14285-2006继电保护及安全自动装置技术规程》国家标准的要求，在主要发电厂、220kV及以上变电站和重要的110kV变电站、单机容量为200MW及以上的发电机或发电机变压器组均应装设故障录波及分析装置。根据国家电网公司颁布的《国家电网公司输变电工程典型设计－变电站二次系统部分》标准，确定了变电站二次设备系统部分的典型配置，其中包含各层级变电站的电力故障录波装置。

故障录波装置是保证电力系统安全稳定运行的重要设备，是电力系统不可缺少的组成部分。故障录波信息管理系统对故障录波装置进行在线健康状态的监视，为故障录波信息提供了统一的分析平台，有利于调度端快速、简便、全面获取故障信息，快速作出事故处理方案，同时为故障定位提供更准确的信息；优化生产调度与管理决策，防止误判断可能造成的事故扩大，实现设备事故的超前控制，减少电网的事故损失，将起到重要的作用。

早期的故障录波器是通过MODEM载波信号进行拨号来实现远程调度和管理，弱点是速度慢，信号不稳，因此数据压缩和断点续传成为通信技术的关键。随着自动化水平的提高，调度数据网取代了载波，2M/E1的数据通道基本实现了我国绝大部分地区的全网变电站覆盖，为高速故障录波信息系统奠定了基础。

从2003年开始，保信子站逐渐成为变电站建设的标配。保信子站能够实现变电站二次设备综合数据采集、就地存储和信息转发等功能，是现代级信息自动化的重要里程碑。因为保信系统在功能设计上十分全面，一定程度上取代了故障录波组网。但实践证明，保信系统并不能替代录波组网，主要原因是其无法应对录波器采样率高、通道数多、启动频繁、文件超大等特性。

此外，故障录波信息管理系统和目前广泛采用的电网继电保护故障信息管理系统有着本质的区别，主要包括以下几点。

1）故障录波信息管理系统只针对变电站故障录波装置，不关心保护设备及其它安全自动装置；

2）主要解决电网继电保护故障信息管理系统捉襟见肘的故障录波装置需要传输的高密集、大容量录波数据。无论是传输信道、存储介质还是变电站自动化通信的实时性要求，故障录波设备都对继电保护故障信息系统构成难以逾越的技术瓶颈；

3）无论从技术实现上，还是从电网运行管理上看，故障录波信息和保护信息都是两个相互独立的系统，故障录波信息管理系统针对故障录波特点提出专门解决方案，汇总和整理的信息有利于为继电保护安全装置的动作提供充分、详实、可靠的数据和信息依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的故障录波主站信息管理系统。

本发明的技术方案如下：一种故障录波主站信息管理系统，其包括主站与至少一变电站；所述主站包括应用服务器、通信服务器以及数据库服务器；所述变电站设置故障录波装置，其与所述通信服务器连接，用于在发生故障时，自动录波并发送录波文件到所述通信服务器；所述通信服务器设置录波接入单元与规约转换单元；所述规约转换单元用于预设置至少一通信规约或者修改至少一通信规约，进行规约转换，实现信息的统一输入或输出；所述录波接入单元用于接收录波文件，通过所述规约转换单元进行规约转换后，传输标准录波信息到所述应用服务器；所述应用服务器还与所述数据库服务器连接，其设置存储单元，以及分别与所述存储单元连接的策略设置单元、信息处理单元、显示单元；所述存储单元用于临时存储所述标准录波信息，并转存到所述数据库服务器；所述策略设置单元还与所述信息处理单元连接，用于设置处理策略，所述处理策略至少包括数据分拣策略、自动上送策略、信息显示策略、通信服务策略、本地数据维护策略、数据库策略其中之一；所述信息处理单元根据所述处理策略，处理所述标准录波信息，通过所述显示单元进行实时动态显示。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述故障录波装置设置备用录波装置；并且，所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置备用服务器。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述故障录波装置设置录波监控装置；并且，所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置监控服务器。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，各所述服务器设置反馈单元，用于反馈报告其所在服务器的可靠性。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述故障录波装置、所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置自检单元，其按第一预设时间间隔循环自检，用于在连续两次自检失败时，判断其所在设备发生故障，自动重启其所在设备，并发送故障信息。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述故障录波装置、所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置升级单元，用于按第二预设时间间隔主动升级或者在接收升级指令时被动升级。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述规约转换单元包括规约设置模块，用于选择优化的接入故障录波装置的通信规约。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述数据库服务器设置数据整理单元，用于按第三预设时间间隔主动整理或者在接收整理指令时被动整理所述数据库服务器的信息。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述数据库服务器还设置信息筛选单元，用于筛选信息并输出。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述应用服务器与所述通信服务器均采用基于可扩展标记语言的浏览器/服务器模式结构。

采用上述方案，本发明采用故障录波信息处理的故障录波主站信息管理系统，同传统保信主站、经典录波调度系统比较起来，具有更完整的系统解决方案、更长远的信息集成目标、更可靠的产品运行寿命、更自由的信息获取路径、全面免维护的追求、更简约的投资；适用于大数据量的业务，并且提高了信息传输的针对性、准确性、实时性、可靠性；保障了高密集、大容量数据传输的独特性、效率性；提供了专家级的故障录波数据分析、诊断系统，历史故障信息的统计、检索和汇总；具有跨区域、跨网、跨平台性。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的系统组成结构示意图；

图2为本发明的一个实施例的系统信息流示意图；

图3为本发明的另一个实施例的地调分站、省调主站组成的管理系统示意图；

图4为本发明的一个实施例的系统功能架构示意图；

图5为本发明的一个实施例的主站一般业务流程示意图；

图6为本发明的一个实施例的主站通信服务器的业务流程示意图；

图7为本发明的又一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

如图7所示，本发明的一个实施例是，一种故障录波主站信息管理系统，其包括主站与至少一变电站。

所述主站包括应用服务器、通信服务器以及数据库服务器；所述变电站设置故障录波装置，其与所述通信服务器连接，用于在发生故障时，自动录波并发送录波文件到所述通信服务器；即，所述通信服务器连接多个故障录波装置。

所述通信服务器设置录波接入单元与规约转换单元；通信服务器，是故障录波装置的信息采集、处理、沟通主站与子站之间透明通信的传输节点；通信服务器同时可承担跨安全区的信息交互。

所述规约转换单元用于预设置至少一通信规约或者修改至少一通信规约，进行规约转换，实现信息的统一输入或输出；所述录波接入单元用于接收录波文件，通过所述规约转换单元进行规约转换后，传输标准录波信息到所述应用服务器。

所述应用服务器还与所述数据库服务器连接，其设置存储单元，以及分别与所述存储单元连接的策略设置单元、信息处理单元、显示单元；所述存储单元用于临时存储所述标准录波信息，并转存到所述数据库服务器；例如，转换存储格式为标准数据格式，所述数据库服务器存储标准数据。所述策略设置单元还与所述信息处理单元连接，用于设置处理策略，所述处理策略至少包括数据分拣策略、自动上送策略、信息显示策略、通信服务策略、本地数据维护策略、数据库策略其中之一；策略界面简洁直观，方便运行人员使用和维护。所述信息处理单元根据所述处理策略，处理所述标准录波信息，通过所述显示单元进行实时动态显示。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述故障录波装置设置备用录波装置；并且，所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置备用服务器。这样，所有的通信环节上的设备尽可能地具备高可靠性。优选的，所述故障录波装置、所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器的连接还分别设置备用线路。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述故障录波装置设置录波监控装置；并且，所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置监控服务器。这样，所有的通信环节上的设备尽可能地能被监视，从而能够及时可靠地获取一手信息。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，各所述服务器设置反馈单元，用于反馈报告其所在服务器的可靠性。这样，建立可高可靠性的硬件平台，并对可靠性提出适当的评价，反馈可靠性，增强系统的风险抵御能力。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述故障录波装置、所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置自检单元，其按第一预设时间间隔循环自检，用于在连续两次自检失败时，判断其所在设备发生故障，自动重启其所在设备，并发送故障信息。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述故障录波装置、所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置升级单元，用于按第二预设时间间隔主动升级或者在接收升级指令时被动升级。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述规约转换单元包括规约设置模块，用于选择优化的接入故障录波装置的通信规约。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述数据库服务器设置数据整理单元，用于按第三预设时间间隔主动整理或者在接收整理指令时被动整理所述数据库服务器的信息。一般普通数据保存时间设计存储寿命不低于1年，重要数据设计寿命不低于5年。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述数据库服务器还设置信息筛选单元，用于筛选信息并输出。例如，通过设置响应模块，进行响应输出。主站进行信息集成，包括：a剔除无用信息，即信息过滤；b提出符合主站应用需求的信息专题，能够方便查询、检索、制表c对不同的装置的可输出信息，按照信息专题，提出专门的处理，以满足主站的应用需求，并提出“可观察性指标”，供主站参考。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述应用服务器与所述通信服务器均采用基于可扩展标记语言的浏览器/服务器模式结构。

例如，采用主站作为服务器端，采用变电站作为客户端；所述客户端设置故障录波单元，用于在发生故障时，自动录波并发送录波文件到所述服务器端，例如，同步发送录波文件到所述服务器端，或者，缓存后定期发送录波文件到所述服务器端。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述主站还包括显示装置，用于显示处理策略、策略界面、通信规约及其操作、录波文件及其分析数据等。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述主站还包括与所述存储单元连接的磁盘阵列，用于长期存储大量数据。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述主站还包括与所述存储单元连接的全球定位系统，用于定位。优选的，每一所述客户端也设置一全球定位系统。或者，所述处理主机与各所述客户端分别设置北斗定位系统。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述主站还包括分别与所述存储单元、所述信息处理单元连接的交换机，用于实现大量文件或数据的传输。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述主站还包括分别与所述存储单元、所述信息处理单元连接的打印机，用于实现文件或数据的打印功能。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述主站还包括一设置防火墙的路由器，所述主站通过所述路由器连接各变电站，通过所述路由器的防火墙进行病毒防御。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述主站还包括故障分析系统主机；所述数据库服务器还与所述故障分析系统主机连接，所述故障分析系统主机用于根据所述标准数据分析所述录波文件，进行图形化显示和故障分析。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述主站还设置与所述存储单元连接的权限设置单元，用于设置各变电站或者所述主站的权限，以调节各变电站或者所述主站的连接关系。这样，当某一客户端需要转换为服务器端时，在硬件调整之后，只需完成权限设置即可。这样，可以灵活地调整变电站，升级为主站；或者将主站调整为变电站，或者将一级主站调整为二级主站等；便于整体控制整个故障录波主站信息管理系统。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统中，所述主站包括Windows操作系统的工控机主机或者包括Linux操作系统的嵌入式主机。

例如，基于工控机的主站系统，特点是成本低，投运周期短，便于技术改造，对于现场和运行人员的各种特殊需求反应非常迅速，调试简单，便于维护。但是性能和稳定性稍欠缺，同时对II区故障录波管理机上的病毒隔离做的不够，完全依赖于路由器上的防火墙。适用于对联网要求不高，看重功能实用的工程师站系统、地调系统，是一种性价比十分出色的系统。

又如，基于嵌入式设计的主站系统，硬件采用功能强大的ARM9，操作系统采用实时性十分出色的LINUX，特点是运行稳定可靠，投运之后免维护，对安全防护II区故障录波装置管理机上的病毒隔离比较彻底。但是开发周期长，投入成本较高。适用于对联网要求严格，可靠性和实时性、安全性都能够保障的省调、网调系统。

优选的，所述主站以及各变电站分别设置自检单元，其按第一预设时间间隔循环自检，用于在连续两次自检失败时，判断其所在终端发生故障，自动重启其所在终端，并发送故障信息；优选的，所述主站以及各变电站分别设置升级单元，用于按第二预设时间间隔主动升级或者在接收升级指令时被动升级。

例如，具体应用中，一个实施例的系统组成如图1所示。优选的，所述故障录波主站信息管理系统设置优化的智能设备联网方式，包括：简化接线，便于施工、巡视、检修；减少中转环节；所有的通信环节上的设备应尽可能地具备高可靠性；所有的通信环节上的设备应尽可能地能被监视；所有的通信环节上的设备在出现故障时应尽可能有能力自举（重启）功能。优选的，所述故障录波主站信息管理系统设置优化的、可选择的接入故障录波装置通信规约。优选的，所述故障录波主站信息管理系统设置高可靠性的硬件平台，并对可靠性提出适当的评价；尤其是在自动装置－通信服务器―数据服务器－主站应用系统的通信环节上的设备的可靠性的要求是最关键的。这样，在所述故障录波主站信息管理系统中进行规约转换，实现信息的统一。

优选的，所述故障录波主站信息管理系统进行信息集成，包括：剔除无用信息（信息过滤）；提出符合主站应用需求的信息专题，能够方便查询、检索、制表；对不同的装置的可输出信息，按照信息专题，提出专门的处理，以满足主站的应用需求，并提出“可观察性指标”，供主站或者管理员参考。优选的，所述故障录波主站信息管理系统设置数据分拣策略、自动上送策略、信息显示策略、通信服务策略、本地数据维护策略、数据库策略等，策略界面简洁直观，方便运行人员使用和维护。

故障录波信息管理系统，即所述故障录波主站信息管理系统，是分布式的智能信息采集、收集的过程。其信息流如图2所示。从系统的典型分层结构来看，网调、省调、地调对110kV、220kV、500kV的变电站控制、监视是严格按照分层分级管理的：网调负责500kV电网的运行管理、省调负责220kV电网的运行管理，地调负责220kV以下电网的运行管理。例如，在具体应用中，如在电网继电保护故障信息管理系统建设中，包括以下设置。

1）500kV电压等级变电站的设备与运行信息应主送网调、抄送地调；220kV电压等级的信息应该主送省调，抄送地调；220kV电压等级以下的信息应主送地调。

2）220kV电压等级变电站的220kV设备与运行信息应主送省调、抄送地调；220kV电压等级以下的信息应主送地调。

3）110kV电压等级变电站的所有设备与运行信息应主送地调。

4）从经济运行角度触发，地调可设计为省调分布式服务器，省调可设计为网调分布式服务器，反过来，地调在没有服务器的前提下通过权限访问，可作为省调的用户终端，省调也可在权限前提下作为网调的用户终端。

其信息流的方框图如图2所示，说明如下。

1）故障录波信息采集、处理、沟通主站与IED（IntelligentElectronic Device，智能电子设备）之间透明通信的传输节点；数据节点是主要角色，其容量采用专门设计，一般普通数据保存时间设计存储寿命不低于1年，重要数据设计寿命不低于5年。

2）优选的，在变电站独立布置数据节点和应用服务节点作为工程师站；应用服务节点采用WEB或B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）结构，可以接受服务的包括所有站内的工作站，也可扩展到电网的控制中心和分中心。

3）主站，即所述服务器端，设置通信服务器，作为故障录波装置的信息采集、处理、沟通主站与子站之间透明通信的传输节点；通信服务器同时承担跨安全区的信息交互。

4）主站设置数据节点。

5）主站设置应用节点，例如，采用WEB或B/S结构，可以接受服务的包括所有调度侧的工作站，也可扩展到变电站和控制分中心。

一个实施例是，实现的计算机及网络系统如图3所示。例如，所述故障录波主站信息管理系统包括以下一项或多项。

1）工控机模式开发的主站平台，在通信机房配置一面屏柜，柜上主要包括工控机主机、液晶屏、磁盘阵列、GPS、交换机、打印机。

2）嵌入式模式开发的主站平台，在通信机房配置一面屏柜，柜上设置有SIADS（嵌入式主站智能信息集成及数据服务器）、液晶屏、磁盘阵列、GPS、交换机、故障分析系统主机、打印机。

3）在III区综合服务器上安装数据库，WEB服务应用程序。

又如，所述故障录波主站信息管理系统采用主站+变电站；其中，主站采用应用服务器+通信服务器+数据库服务器，优选的，故障录波装置基于Browser/Server/Client结构，例如，主站包括Web应用服务器、通信服务器、数据库服务器，通信服务器与变电站的故障录波装置之间形成C/S结构实现61850/103规约的通信，形成主站信息交互传输通道；主站Web应用服务器（客户端）与通信服务器（服务器）同时采用基于XML（eXtensible Markup Language，可扩展标记语言）的B/S结构，形成主站浏览客户向故障录波装置的信息调用通道，或驻留程序发起的对故障录波装置信息的自动调用；Web应用服务器向主站的浏览客户提供包括数据库信息与故障录波信息调用等服务，同时对于故障录波装置自发的告警与故障信息，由通信服务器直接驱动，实现其在主站浏览客户界面上的实时动态显示，以满足实时性的要求；主站数据库服务器提供应用服务器、通信服务器、以及通信服务器与WEB服务通信等初始化的依据，同时实现必要的数据存储和服务。

又一个例子是，所述故障录波主站信息管理系统的功能架构如图4所示，主站与故障录波装置的信息流说明如下。

1)主站浏览客户发起的对数据服务器的数据访问：对数据库数据的查询、分析，包括对故障录波装置的历史信息和高级应用，其中，历史信息包括本地及远方文件列表、定值、事件等，高级应用包括录波分析、故障分析等。

2)主站浏览客户发起的对变电站故障录波装置的数据访问：主站浏览客户发起的对子站所集成的自动装置的定值、模拟量、开关量、事件、故障、扰动信息（录波文件）的即时召唤，召唤即远程读取，由通信服务器转发给故障录波装置，并由其接受后根据设定实现对数据库的直接写库，或由应用服务器根据通信服务器返回的报文结合数据库的信息，对主站浏览客户提供信息界面，同时可能有关的数据写库由发起访问的主站浏览客户决定。

3)主站通信服务器自动发起的对故障录波装置的数据访问：实现对故障录波装置定期的自动巡检，自动形成相关报告；及时接收故障录波装置的新录波文件以防重要信息的丢失，同时对录波数据进行解析，重要数据立即制表并形成故障简报。

4)故障录波装置自动发起的告警与录波简报信息：变电站端的故障录波装置对其集成的自动装置所巡检或收到的告警与故障信息，自动形成报文，上报主站。主站在接受后，立即进行数据解析和存储，并以一定方式及时告警与通知，包括实时发送给接入主站系统的浏览器客户。

例如，图4所示的流程继续说明如下。

1、浏览器访问主站应用信服务器网站；

2、浏览器下载最新故障录波装置信息；

3、主站应用服务器根据浏览器客户的申请向通信服务器发出request对象请求；

4、通信服务器解析request对象请求为WY2000代理协议发往变电站故障录波装置；

5、变电站端故障录波装置返回响应信息并解析为WY2000代理协议；

6、对一些必须数据进行写库；

7、向主站WEB应用服务器发送response应答对象；

8、浏览器对获取应用服务器上数据库响应的数据到客户端界面；

9、数据库服务器对通信服务器的数据支持；

10、应用服务器对数据库服务器的请求

11、数据库服务器对通信服务器的数据请求的响应；

12、故障录波装置主动上送自发的告警与故障信息；

13、通信服务器通过快速报文机制主动通知应用服务器其收到的故障录波装置自发的告警与故障信息；

14、浏览器下载web服务器实时监控的应用服务程序到客户端，并且获得服务器发送的故障实时信息。

又一个实施例说明如下。主站端WEB应用服务器，主要响应用户的HTTP请求以及IIS和实时库文件显示，同时可以对采集的数据进行统计、计算、分析等高级应用。WEB服务器主要采用的是MVC（模型－视图－控制器）设计模式，实现了数据模型、界面和控制的相对独立，其中数据模型采用的是.NET Framework类库，由W3WP完成业务逻辑，而ASP.net页面则作为界面显示。如图5所示为主站的一般业务流程。

为了满足实时性要求，主站端使用VMD技术，使用C/S模式让通信服务器（Server）向主站（Client）实时发送故障录波装置上送的故障数据，并且在主站的客户端界面动态显示上送的信息。为了减少客户端的维护，采用了动态下载的方法，也就是说，每次客户端运行实时监控程序时都是从服务器上下载后运行的。

为了使数据访问安全高效快捷，优选的，在系统设计时大量采用面向过程的数据库调用，同时引进中间件实时库技术，提高数据访问速度和不必要的访问开销，最大限度降低系统资源使用率，保证通信服务器的实时性和可靠性。

又一个例子，主站通信服务器是一个实时分布式框架，它完成与变电站故障录波装置信息交互的代理协议编码和解码工作，发送和维护主站各个服务请求进程和队列，同时负责将必须的文件写入数据服务器。

通信服务器还需和数据分析主机协调工作。数据分析主机负责实时解析故障录波数据文件，进行实时故障分析、故障定位、双端测距等高级功能，并对区内故障数据文件进行数据维护和紧急制表，生成实时库信息，最后提交到WEB服务器通知客户端刷新。

主站通信服务器的业务流程如图6所示。优选的，对于多个交互线程的管理，为了更好的管理各个请求线程，本系统引入了逻辑进程的概念，通信服务器接受到主站的请求后，将请求进程放入队列，然后按照FIFO（First in First out，先进先出）原则在队列的另一端用应用程序线程处理请求，其中用到的多个队列是分优先级的，以适应快速报文的实时性。优选的，对于业务映射，本系统基于IEC61850规范映射到MMS（Manufacturing Message Specification，制造报文规范）规约通讯，具有通讯流程统一、通讯稳定安全和传输速度快等优点，特别是大大提高了录波文件等大数据的传输效率。同时解决了特定协议代理模型的“1对1”到“1对多”的映射问题，不但保证了厂站内故障录波器对外通讯手段的隔离，保证了装置稳定运行，而且使主站服务器可以无缝地与场站内录波器进行一体化通信。并且，由于数据库是系统的数据核心和基石，所以数据库的写入一定要安全，同时数据库的访问也是系统最薄弱的环节，多个线程都需要访问数据库，这样就产生了数据库的读写同步问题，尤其是写数据库，多个线程同时操作数据库的时候十分容易引起系统崩溃，所以数据库的写资源不仅宝贵，而且至关重要。优选的，设置一个数据库写缓冲队列，所有线程将需要写入数据库的信息统一放入写缓冲队列，系统另设一个固定线程专门负责在合适的时机统一进行数据库写操作。同时，为了满足信息交互的实时性，所有线程（包括最顶层的WEB服务应用程序）都是通过访问实时库来代理访问数据库，只在系统初始化时读取最近更新的信息即可，保证了数据库的安全性和系统的可靠性。

优选的，为了隔离安全防护，II区变电站普遍基于工控机＋WINDOWS系统在联网时不可避免的病毒传播，杜绝病毒从本系统进入III区管理系统，我们用了大量的研发投入实现了基于ARM＋裁减过的LINUX服务作为主站通信服务器平台，让病毒失去赖以生存的工控机＋WINDOWS环境。

本发明各实施例的故障录波主站信息管理系统，与传统保信主站、经典录波调度系统比较起来，具有以下明显优势：更完整的系统解决方案、更长远的信息集成目标、更可靠的产品运行寿命、更自由的信息获取路径、全面免维护的追求、更简约的投资。

例如，能够实现全网覆盖功能。所述故障录波主站信息管理系统建成投入使用，能够实现对全网故障录波器的覆盖，无论厂家、型号、接口、版本、出厂年代、规约特点有何差异，均能轻松实现接入；不再需要调度管理人员跑去现场提取录波报告，也不必区分是哪个录波厂家的设备发生了启动，故障之后，线路两侧的录波器均自动上送录波报告，录波文件和相关信息全部经过严格的标准化转换，管理操作和图形分析都是一样的。

又如，能够实现一站式配置。根据不同厂家、型号的录波器特性，在主站建立了不同的模型和配置，录波主站建设完成之后，再有新上的基建、改制或升级录波器，只需要在主站进行简单设定即可，无须额外投入人力进行专门的维护；

又如，能够实现一体化运行。入网录波器即插即用，支持对装置进行的召列表、召文件、查状态、遥控录波等管理，召列表、召文件，即远程读取列表、远程读取文件。对所有类型故障录波器的操作均保持高度的一致性，用户无须关心录波器的来源，调度端对所有设备均实行全系无差别管理。

又如，能够实现全自动运行。故障录波主站系统，即所述故障录波主站信息管理系统，具备高度的智能化，自启动、自维护、自看护、自恢复，完全免人工维护。站端故障录波器一旦发生启动，录波文件将在2分钟之内自动上传到调度端数据服务器，并自动分析和生成故障简报。录波主站支持128个录波器同时上送故障录波文件，优选的，文件上送到主站后会将解析后的信息自动发布到保信主站和WEB主站的MIS（Management Information System，管理信息系统）主站。

又如，能够实现各种电网监测。如潮流计算、功角分析、双端测距、谐振监测、保护动作行为校验、定值比对、通信状态监视、历史负荷统计等等。

又如，能够实现数据整合功能。根据不同年代、不同版本的数据特点，提供丰富的录波分析功能，包括波形显示与分析、录波报告内容编制、序量/矢量图分析、谐波分析、谐振计算、阻抗时序分析和阻抗轨迹分析等，并提供可图形剪切和详细的录波分析报告输出打印功能。

又如，能够实现数据检索功能。支持各种条件的数据检索，如故障间隔、故障类型、故障时间、动作类型、跳闸类型、重合是否成功等等。还可自由查询最近启动的录波文件、最新发生的故障文件、统计某条线路易发何种类型故障等高级功能。

优选的，设置主站III区应用服务系统，其基于B/S架构，负责将II区（客户端或者变电站端）的故障录波信息用WEB服务的方式展示给III区（服务器端或者主站端）用户，并通过友好流畅的GUI接口，接收用户的管理调令和数据检索。

优选的，设置主站III区故障录波分析系统，用于对故障录波数据进行图形显示和离线分析以及对矢量、阻抗、谐波、功角、频率的计算、测距报告，打印波形和简报等等。

优选的，设置主站II区通信服务代理系统，用于对一些接入有难度，或者规约不符合要求，或者提供的功能有缺陷的故障录波装置进行软件改造。

优选的，设置主站II区数据维护服务，用于对数据服务器进行超级全线的维护。数据服务器是故障录波信息管理系统的技术，数据安全性对于系统来说至关重要。

故障录波信息主站系统，网调以500kV系统建设为主，省调以220kV及以上系统为主，地调以110kV及以下系统为主。录波主站建成之后，可进行所辖地区所有变电站内录波器全天候的通信状态监控，实时上送最新的故障录波文件和简报，也可人工直接对远程录波器进行操作，如召唤录波列表、召唤文件、手动录波等。

优选的，设置统一接入模块。能接入国内任何录波器制造厂家生产的任何型号、任何接口、任何版本、任何时期供货的装置。例如，录波接入单元设置统一接入模块。

优选的，设置统一平台。使用一个后台处理所有录波器的接入、传输、转换、存储、分析、显示和打印，实现“一个系统、一套标准、一次性部署、一体化运行”。

优选的，设置统一调度。自动适应各种通信规约，操作简便，直接对目标装置执行调度管理，如状态查看、遥控录波、列表查询、文件召唤、故障分析等。

这样，整个系统采用模块化设计，增加一台录波器就像添加一块积木一样，只需要选择型号和输入IP地址即可，配置完成后程序不用退出，立即生效。录波器接入系统后，默认情况下所有新的录波文件全部自动上送并形成简报，不需要任何人工干预。

优选的，设置统一分析模块。所有信息和文件格式均遵循行业标准，使用同一图形软件进行一站式波形显示和故障分析，不必关心文件来源。例如，信息处理单元设置统一分析模块，包括矢量分析、序量分析、谐波分析、频率分析、功角分析、差动分析、阻抗分析、测距分析、双端分析等。

这样，调度端不需要关心区域内录波器的制造厂家是谁，也不需要关心各版本的文件格式是否兼容，更不需要担心新增型号设备后需要反复学习才能掌握使用方法。录波主站系统在采集信息的同时即完成所有信息的标准化转换，提供的全部界面均符合用户使用习惯，数据呈现方式支持MIS网和WEB，全程操作免说明书。

优选的，实现统一管理。提供同一个调度软件和同一种操作方式来管理所有录波装置，不必因为厂家或型号不同而切换调度软件。系统对所有装置实现无差别管理，完成绝对一致性的装置接入、数据传输、文件存储、界面显示及打印输出。告别针对不同厂家设备使用不同调度软件的时代，不再需要切换任何软件，录波主站系统保证用户对任意设备的任意操作，都能获得一致性的反馈结果。

优选的，设置自动上传模块。入网录波器一旦发生录波启动，2分钟之内录波文件自动上送到调度端，全程无须人工干预。主站系统支持最多128个不限型号的录波器同时上送。例如，故障录波单元设置自动上传模块。

优选的，故障录波器一旦接入系统，所有新的录波启动文件都会自动上送到调度，并存储到数据服务器。数据服务器可确保安全存储所有录波数据3年以上，其中故障数据20年以上。优选的，故障文件会自动生成简报并上送到保信主站，调度管理人员只需要浏览网页一样看看是否有最新的录波启动即可。

优选的，设置自动分析模块。录波文件上送到调度后，自动分析并形成故障简报，包括故障元件、故障类型、故障时刻和持续时间、跳闸类型、重合闸是否成功等等。例如，信息处理单元设置自动分析模块。故障录波文件上送到调度端后，自动形成录波简报，并归类存储。注意，这个分析过程由主站系统的专门模块来完成，比故障录波器的就地分析更详尽，更准确。

优选的，设置自适应采样模块，以自适应采样率进行采样。例如，常见的录波采样率有每周波20点及其倍数（中元华电、武汉武仪）、24点及其倍数（深圳双合、成都府河）、32点及其倍数（山大电力），不同采样率的分析方法差异很大，本系统良好的适应了采样率的多样性分析。故障录波数据因为涵盖信息丰富，可以进行各种常规分析、综合分析以及高级分析，实现无差别的分析方法是进行双端、多端测距乃至全网级电网演算的重要基础，故障录波器的数据有COMTRADE作为统一标准，相当于是已经完成了数据采集和存储的标准化，但采样率的多样性一直都是电网综合分析的一个难题，本发明以自适应采样率进行采样，让多采样率录波数据的同台分析变得游刃有余，轻松实现如双端测距等高级功能。

优选的，设置状态监测模块，用于执行多种状态监测。如装置通信状态、自检及告警、运行日志、功能投退等。此外还有潮流监视、电能质量监测、电网运行工况监视、保护动作行为验证等。

这样，解决了旧设备的接入问题，尤其是连录波生产厂家也不能有效维护的录波设备，如一些基于DOS操作系统和串口通信的，2000年以前开发的、以GLQ3、WGL-12、ZH-1A等为代表的老设备，这些最老的设备是系统中最薄弱的环节，必须妥善、有效的解决；并且，解决了一些接口不太规范的、非主流录波设备接入问题。有些录波设备生产厂家或者研发人员已经离职、或者公司已经不复存在，它们的通信规约十分低效或者极不稳定，所以有必要为这些设备开发规约代理；还实现了免维护的主站软件系统。主站系统是整个系统的心脏，必须要求运行稳定可靠免维护，同时扩展性强，能够适应变电站录波设备的扩建和改造，也能根据用户要求非常方便的升级和自我完善；并且提供了高性能的主站硬件平台。主站硬件平台构筑分为三个步骤：第一步是为了快速搭建平台、缩短开发和调试周期、降低投入成本而采取的工控机＋WINDOWS系统，适用于大型变电站的工程师站；第二是为了有效隔离安全防护II区故障录波设备和通信服务器的计算机病毒对III区（如通过WEB服务）的传播而采取的工控机＋LINUX系统，同时LINUX的实时性和可靠性也强于比WINDOWS，适用于具备一定规模的地调故障录波联网；第三步是为了建立安全、高效、实时、可靠的、基于ARM和裁减过的LINUX服务的硬件平台，这个设计投入高，开发周期长、但是投运之后彻底免维护、防病毒、低功耗、高稳定，适用于安全和可靠级别要求更高系统；实现了大数据的通信传输和存储维护。故障录波数据信息量大、无效启动比有效启动多，对庞大和密集的录波数据的通信、过滤、分析、存储有严格要求，但是对数据的实时性不及保护信息系统那样不敏感，所以故障录波信息系统必须适应这一特点量身设计。如通信代理和通信服务器可以首先对故障录波数据进行预处理实现信息分拣，随后存储部分可采用磁盘阵列，数据的后期维护采用先进先出以及重要数据长期驻守等方式，保留最有用的数据，剔除无效和垃圾数据；优选的，还基于简单建模的61850录波文件传输设计。为了适应未来数字化变电站改造，系统设计之处必须遵循61850标准，但是数字化变电站是一个长期和艰巨的工作，有大量和繁杂的配套标准需要制订，例如，优选的，在遵循61850的基础上，依靠简单建模的方式完成基于录波文件的传输；优选的，设置3个可独立设计的子系统，即规约代理服务器、调度侧通信服务系统、调度侧应用系统。通信服务器采取的是C/S结构，安全防护II区到III区的WEB服务采用B/S结构；网络安全分区的引入，研制安全III区的WEB发布系统，II区通信服务器同时承担向III区的WEB发布系统单相按照XML格式输出数据。

进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的故障录波主站信息管理系统。故障录波主站信息管理系统，即智能型故障录波主站信息管理系统，专门针对发电厂、变电站的故障录波器进行组网和集控，实现对录波器的远程调度和管理，通道单独建设，信息独立采集，在主站端汇总并存储到指定的数据服务器，不仅兼容传统型、也面向智能电网全数字化变电站的录波器装置，同时还支持和安全防护II区的保信主站及III区的WEB主站。系统可独立运行，也可配合其它系统进行拓展应用。上述故障录波信息管理系统，是一个信息远传、信息管理、信息分析系统，也将解决电网快速扩张中调度、保护专业人力严重不足的现实窘迫问题。无论是电网正常运行，还是在电网发生故障情况下，该系统将变电站的故障录波装置的信息完整、及时、准确地呈现在调度控制中心相关专业人员面前；对采集的信息，进行高级应用，快速、准确地判断故障性质、故障位置，将为电网及时排除故障、调整运行方式、减少停电范围，具有非常大的经济效益和社会效益。

针对故障录波装置的故障录波主站信息管理系统是电力系统调度和自动化的可靠工具，其示范效应和对电力系统调度通信、自动化提供的方便已经获得各级用户单位广泛的认可。故障录波器在电力系统中的绝对地位决定了基于其的故障录波主站在电力系统中的有效地位，势必成为支撑现代智能调度通信的重要组成部分。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种故障录波主站信息管理系统，其特征在于，包括主站与至少一变电站；

所述主站包括应用服务器、通信服务器以及数据库服务器；

所述变电站设置故障录波装置，其与所述通信服务器连接，用于在发生故障时，自动录波并发送录波文件到所述通信服务器；

所述通信服务器设置录波接入单元与规约转换单元；

所述规约转换单元用于预设置至少一通信规约或者修改至少一通信规约，进行规约转换，实现信息的统一输入或输出；

所述录波接入单元用于接收录波文件，通过所述规约转换单元进行规约转换后，传输标准录波信息到所述应用服务器；

所述应用服务器还与所述数据库服务器连接，其设置存储单元，以及分别与所述存储单元连接的策略设置单元、信息处理单元、显示单元；

所述存储单元用于临时存储所述标准录波信息，并转存到所述数据库服务器；

所述策略设置单元还与所述信息处理单元连接，用于设置处理策略，所述处理策略至少包括数据分拣策略、自动上送策略、信息显示策略、通信服务策略、本地数据维护策略、数据库策略其中之一；

所述信息处理单元根据所述处理策略，处理所述标准录波信息，通过所述显示单元进行实时动态显示。

2.根据权利要求1所述故障录波主站信息管理系统，其特征在于，所述故障录波装置设置备用录波装置；并且，所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置备用服务器。

3.根据权利要求2所述故障录波主站信息管理系统，其特征在于，所述故障录波装置设置录波监控装置；并且，所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置监控服务器。

4.根据权利要求3所述故障录波主站信息管理系统，其特征在于，各所述服务器设置反馈单元，用于反馈报告其所在服务器的可靠性。

5.根据权利要求4所述故障录波主站信息管理系统，其特征在于，所述故障录波装置、所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置自检单元，其按第一预设时间间隔循环自检，用于在连续两次自检失败时，判断其所在设备发生故障，自动重启其所在设备，并发送故障信息。

6.根据权利要求5所述故障录波主站信息管理系统，其特征在于，所述故障录波装置、所述应用服务器、所述通信服务器以及所述数据库服务器分别设置升级单元，用于按第二预设时间间隔主动升级或者在接收升级指令时被动升级。

7.根据权利要求6所述故障录波主站信息管理系统，其特征在于，所述规约转换单元包括规约设置模块，用于选择优化的接入故障录波装置的通信规约。

8.根据权利要求1至7任一所述故障录波主站信息管理系统，其特征在于，所述数据库服务器设置数据整理单元，用于按第三预设时间间隔主动整理或者在接收整理指令时被动整理所述数据库服务器的信息。

9.根据权利要求8所述故障录波主站信息管理系统，其特征在于，所述数据库服务器还设置信息筛选单元，用于筛选信息并输出。

10.根据权利要求9所述故障录波主站信息管理系统，其特征在于，所述应用服务器与所述通信服务器均采用基于可扩展标记语言的浏览器/服务器模式结构。

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