專利名稱：故障錄波數(shù)據(jù)硬盤直接存儲的方法
技術(shù)領域：
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)實時硬盤直接存儲的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個龐大而又極其復雜的發(fā)電、輸電及用電系統(tǒng)。在系統(tǒng)運行生產(chǎn)過程中，一個中等規(guī)模的電力網(wǎng)，每天都有數(shù)十臺至百臺的發(fā)電機組運行，成千上萬公里輸電線路聯(lián)接著幾百個不同電壓等級的變電站，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，而實際上在一個電力網(wǎng)中眾多發(fā)電、輸電設備以及輸電線路，每天都會有故障發(fā)生。我們只能做到發(fā)生故障的設備及線路快速退出運行，不至于影響全網(wǎng)供電，同時希望盡快查明原因，恢復供電。故障錄波裝置就是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠記錄所監(jiān)視設備或線路在故障過程中的電氣量及運行狀態(tài)量的設備，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)安全可靠運行必不可少的設備。電力系統(tǒng)故障錄波時裝置要求是1)數(shù)據(jù)采集量大常規(guī)配置一臺裝置32-64路模擬量，48～96路開關量，按50周正弦波，每周采樣96點，每秒鐘的數(shù)據(jù)量大約為586KB。
2)具備長時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)的臺風季節(jié)，北方地區(qū)的濃霧季節(jié)時，電力系統(tǒng)在一個短時間內(nèi)可能發(fā)生多次故障，甚至會引發(fā)全系統(tǒng)的大面積停電事故?？赡苋舭?0次故障計，它要求故障記錄裝置在一段時間內(nèi)必須具備的3～6MB數(shù)據(jù)量。對于系統(tǒng)故障，如振蕩解列故障，系統(tǒng)故障時間較長，按標準要求有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184～368MB。
3)電力系統(tǒng)要求故障錄波這些數(shù)據(jù)長期存盤(軟盤或硬盤)，可以隨時就地調(diào)用或者遠方調(diào)用。做為電力系統(tǒng)故障分析的依據(jù)。因此必然要求實時采集的數(shù)據(jù)要盡快存入軟盤，硬盤或電子盤，避免數(shù)據(jù)丟失。
國內(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)采集及存儲技術(shù)為了解決多通道高速數(shù)據(jù)采集問題，往往采用多A/D板分散采集方式，每塊A/D模板都設有較大容量的數(shù)據(jù)緩存區(qū)，一旦故障發(fā)生時，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)絡傳輸方式c)計算機總線傳輸方式該方案的優(yōu)點是a)對每個A/D板設計及運行要求簡單，實現(xiàn)對通道的高速數(shù)據(jù)采集不需要高速A/D，造價可以降低。
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，但無法滿足長時間的記錄要求。
b)集中數(shù)據(jù)傳輸將成為瓶頸問題，尤其是RS232/RS485串行口傳輸及網(wǎng)絡傳輸方式，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，軟件設計不當將可能丟失數(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，所記錄的數(shù)據(jù)將高速地轉(zhuǎn)儲到工控機的內(nèi)存中，故障結(jié)束后再轉(zhuǎn)入軟盤或硬盤中存儲。
這種數(shù)據(jù)采集方式的優(yōu)點是基本上能滿足在頻發(fā)故障情況下的數(shù)據(jù)存儲的要求，其工控機必須具備大容量的內(nèi)存容量。存在問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，這對于故障錄波裝置是不應該有的缺陷。
從上面分析可以看出，故障錄波器的主要技術(shù)問題是解決大容量數(shù)據(jù)的實時存儲，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)實時地從工控機總線(EISA或PCI總線)傳到主板RAM上后，又能夠?qū)崟r地把數(shù)據(jù)存入硬磁盤中，就可以從根本上解決長時間(1小時以上)故障記錄數(shù)據(jù)存儲的問題。為此，本發(fā)明提出了一種故障錄波數(shù)據(jù)硬盤直接存儲的方法。
該方法是通過如下的技術(shù)方案實現(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)存儲硬盤三大功能于一體，眾多模擬量，每個模擬量都有一批起動判據(jù)，有時還有一部分計算量，如負序電壓，頻率等作為起動判據(jù)，它要占用大部分CPU時間，這些任務只能在中斷任務中去執(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)，在采集中開始保護中斷現(xiàn)場一；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，則恢復現(xiàn)場一，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，重新開辟一個新堆棧區(qū)，保護現(xiàn)場二，以便避免與老的堆棧區(qū)沖突；允許硬盤存儲中斷和數(shù)據(jù)采集中斷，以便實現(xiàn)邊采集數(shù)據(jù)邊儲存；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，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，恢復現(xiàn)場二，釋放堆棧區(qū)，再恢復現(xiàn)場一，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)存儲硬盤。
由于該方法是將數(shù)據(jù)采集控制、故障判別和數(shù)據(jù)存儲硬盤三大功能于一體，將占用大部分CPU時間的一些任務安排在中斷任務中去執(zhí)行，這樣就不會丟失故障數(shù)據(jù)，解決了故障死區(qū)問題。采用硬盤直接存儲技術(shù)后，工控機的內(nèi)存控制在20MB左右，就能實現(xiàn)長時間不間斷的故障數(shù)據(jù)記錄功能，這對電力系統(tǒng)故障記錄裝置功能是一大突破。


下面結(jié)合附圖進一步說明本發(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)存儲硬盤三大功能于一體，眾多模擬量，每個模擬量都有一批起動判據(jù)，有時還有一部分計算量，如負序電壓，頻率等作為起動判據(jù)，它要占用大部分CPU時間，這些任務只能在中斷任務中去執(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)，在采集中開始保護中斷現(xiàn)場一(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硬盤操作，若判斷無故障或有硬盤操作，進入步驟S104恢復現(xiàn)場一，然后經(jīng)步驟S110返回系統(tǒng)等待采集數(shù)據(jù)中斷，若判斷有故障且無硬盤操作，即在中斷中發(fā)現(xiàn)有故障數(shù)據(jù)且還沒有進入存硬盤子程序時，則進入步驟S105重新開辟一個新堆棧區(qū)，保護現(xiàn)場二，這樣避免了與老的堆棧區(qū)沖突；在步驟S106允許硬盤存儲中斷和數(shù)據(jù)采集中斷，以便實現(xiàn)邊采集數(shù)據(jù)邊儲存；然后在步驟S107判斷是否存在其它故障，若判斷是肯定的，則進入步驟S111將采集的數(shù)據(jù)存入硬盤，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，則進入步驟S108即直到故障切除為止，恢復現(xiàn)場二，然后在則進入步驟S109釋放堆棧區(qū)，再恢復現(xiàn)場一，然后經(jīng)則進入步驟S110返回系統(tǒng)等待采集數(shù)據(jù)中斷。
采用本發(fā)明的硬盤直接存儲技術(shù)后，工控機的內(nèi)存控制在20MB左右，就能實現(xiàn)長時間不間斷的故障數(shù)據(jù)記錄功能。舉一簡單例子假如硬盤容量20G為，可用容量為16G，64路模擬量，一周采樣96點，一秒鐘的數(shù)據(jù)是為614.4KB，16G硬盤容量則可以連續(xù)存儲數(shù)據(jù)16*106/614.4＝26.04*103＝7.2小時。
在各種故障條件下，實現(xiàn)長達數(shù)小時不間斷記錄的性能。該指標是故障錄波裝置功能的一大突破。
優(yōu)點a)工控機不需要配置大內(nèi)存。
b)采用硬盤為實時外存具有很高的性價比。
c)起動次數(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
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EISA擴展總線最大傳輸率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間。
c)目前常用的磁盤標準SCSI2窄帶位8位10Mb/SSCSI3寬帶位16位20Mb/SUltrawide 16位40Mb/SU2trawide 16位80Mb/S采用上述幾種標準的磁盤，存儲速度都能滿足高速A/D 660KB/秒數(shù)據(jù)的存儲要求。
WLG-2000型發(fā)變機組故障錄波裝置采用本技術(shù)后，入網(wǎng)檢驗實驗，順利實現(xiàn)長達半小時的連續(xù)故障記錄。就電力系統(tǒng)的應用而言，徹底地解決故障錄波大數(shù)據(jù)量與實時存儲的矛盾，把裝置研制及應用水平提到一個新的階段。
為了說明和描述的目的，已經(jīng)提供了本發(fā)明優(yōu)選實施例的前面的描述。它不是詳盡的或者限制本發(fā)明為揭露的精確的形式。按照上面的教導許多修改和變化是可能的。本發(fā)明的范圍不是由這個詳細的描述限定，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)硬盤直接存儲的方法，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)，在采集中開始保護中斷現(xiàn)場一；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，則恢復現(xiàn)場一，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，重新開辟一個新堆棧區(qū)，保護現(xiàn)場二，以便避免與老的堆棧區(qū)沖突；允許硬盤存儲中斷和數(shù)據(jù)采集中斷，以便實現(xiàn)邊采集數(shù)據(jù)邊儲存；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，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，恢復現(xiàn)場二，釋放堆棧區(qū)，再恢復現(xiàn)場一，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)存儲硬盤。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種故障錄波數(shù)據(jù)硬盤直接存儲的方法,該方法包括:在中斷中執(zhí)行多種功能,在采集數(shù)據(jù)中開始保護中斷現(xiàn)場一并將采集的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存,在中斷中發(fā)現(xiàn)有故障數(shù)據(jù)時,重新開辟一個新堆棧區(qū),保護現(xiàn)場二,實現(xiàn)邊采集數(shù)據(jù)邊儲存,直到故障切除為止,恢復現(xiàn)場二,釋放堆棧區(qū),再恢復現(xiàn)場一。由于該方法是將數(shù)據(jù)采集控制、故障判別和數(shù)據(jù)存儲硬盤三大功能于一體,將占用大部分CPU時間的一些任務安排在中斷任務中去執(zhí)行,這樣就不會丟失故障數(shù)據(jù),解決了故障死區(qū)問題。采用硬盤直接存儲技術(shù)后,工控機的內(nèi)存控制在20MB左右,就能實現(xiàn)長時間不間斷的故障數(shù)據(jù)記錄功能,這對電力系統(tǒng)故障記錄裝置功能是一大突破。
文檔編號G06F12/00GK1336592SQ0114171
公開日2002年2月20日 申請日期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, 趙國欽, 董志平, 凌俊銀 申請人:北京四方同創(chuàng)保護與控制設備有限公司