基于谷歌眼鏡的故障錄波信息的提取

蘇偉

摘 要：電力系統(tǒng)故障錄波信息是研究現(xiàn)代電力系統(tǒng)的故障的基礎(chǔ)，同時也是評價繼電保護設(shè)備，分析電力系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性的基本條件。為了實現(xiàn)錄波信息的實時傳輸，我們利用谷歌眼鏡為設(shè)備終端，能直接監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，并且獲取故障信息。通過谷歌眼鏡我們能更快速的獲取電力系統(tǒng)的狀態(tài)量及錄波信息，從而做出判斷防止保護裝置的誤動以及故障的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；故障錄波信息；谷歌眼鏡

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0028-01

1 故障錄波的研究現(xiàn)狀

適應(yīng)計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字化變電站已成為變電站自動化技術(shù)的發(fā)展方向，傳統(tǒng)的電力故障錄波器對模擬量和開關(guān)量的采集需要通過硬電纜接入裝置；當系統(tǒng)需要擴容或需要改變采集的對象時往往很不靈活，數(shù)字化分布式故障錄波器已經(jīng)成為故障錄波器的研究新點和熱點，它處于數(shù)字化變電站間隔層。

2 谷哥眼鏡的技術(shù)特征及移動終端通信應(yīng)用設(shè)計思想

此應(yīng)用的主要功能模塊包括捕獲并預(yù)覽、發(fā)送數(shù)據(jù)線程發(fā)送一幀JPEG格式的圖像數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)線程接收并回顯服務(wù)器已經(jīng)處理過的圖像數(shù)據(jù)3個部分。

當谷歌眼鏡與服務(wù)器連接后，谷歌眼鏡需要將自己采集到的圖像數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器，服務(wù)器的測試程序不對圖像做任何處理，再重新傳回到谷歌眼鏡。開始時谷歌眼鏡捕獲并保存圖像，此部分功能可以由以Android Camera框架為基礎(chǔ)的一些接口函數(shù)實現(xiàn)。利用initCamera函數(shù)初始化谷歌眼鏡的攝像頭，然后調(diào)用camera對象中的start Preview方法開始在谷歌眼鏡上預(yù)覽以觀察效果。因此每傳輸每一幀圖像均需要提前傳輸一個表示數(shù)組長度的整數(shù)n，可以稱它為“數(shù)組帽”。

數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏妓惴閱尉€程傳輸算法，即在一個線程中實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)傳輸，谷歌眼鏡先傳送一幀圖像，然后等待服務(wù)器接收！服務(wù)器接收完畢后再回傳接收到的圖像，因為圖像獲取為連續(xù)的，所以一幀幀圖像連續(xù)起來，就實現(xiàn)了圖像的實時雙向傳輸。但是在谷歌眼鏡

完成傳輸與接收服務(wù)器回傳數(shù)據(jù)之間，谷歌眼鏡處于空閑狀態(tài)，相應(yīng)的服務(wù)器也有這樣的空閑狀態(tài)，即“傳輸—等待—傳輸”這樣就增加了圖像傳輸?shù)臅r間，應(yīng)用案例降低了傳輸?shù)男?。針對上述方法的缺?本文提出一種新的圖像數(shù)據(jù)傳輸方法，稱為“雙線程算法”在客戶端主程序中創(chuàng)建2個子線程，A子線程只發(fā)送圖像，子線程B只接收圖像，由于同一主程序下的線程是可以并發(fā)執(zhí)行的，因此谷歌眼鏡在利用子線程A發(fā)送一幀圖像的同時可以利用子線程B接收服務(wù)器返回的一幀圖像，這樣就實現(xiàn)了發(fā)送和接收的并發(fā)進行，從而消除了等待時間，縮短了圖像傳輸?shù)臅r間，提高了傳輸效率。

根據(jù)Android系統(tǒng)的特點，子線程被看成類的實現(xiàn)（對象）并且擁有自己的成員和方法。要實現(xiàn)上文中的“雙線程算法”首先需要開啟用于接收數(shù)據(jù)的子線程B，再創(chuàng)建一個用于傳輸數(shù)據(jù)的對象C，將要發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)復(fù)制給子線程A，在此程序中"復(fù)制數(shù)據(jù)的方法被寫在對象C＼的構(gòu)造函數(shù)中，即當對象C被創(chuàng)建時復(fù)制數(shù)據(jù)的方法已經(jīng)開始執(zhí)行。當子線程B得知對象C創(chuàng)建后立即創(chuàng)建發(fā)送數(shù)據(jù)的子線程A。當子線程A得知數(shù)據(jù)已經(jīng)被復(fù)制到自身的數(shù)組成員中時立即將數(shù)組加載到輸出流中，利用Socket將流中的數(shù)據(jù)加上一個“數(shù)組帽”后發(fā)送到服務(wù)器，同時線程B創(chuàng)建用于接收數(shù)據(jù)的Socket一旦輸入流中有數(shù)據(jù)，則進 行接收接，收完一幀圖像后利用Bitmap類將其加載到屏幕上，這樣在實際的應(yīng)用中，工作人員就可以看到經(jīng)過處理后的醫(yī)學圖像。算法在具體實現(xiàn)過程中不可避免地會有一些函數(shù)之間的嵌套。

3 提取錄波的方法和步驟

通過解析COMTRADE文件，提取其中的數(shù)據(jù)并進行分析，需要獲取的信息有：故障類型及故障相、故障發(fā)生時刻、保護啟動時刻、斷路器啟動時刻、故障消除時刻等。再將這些信息經(jīng)過轉(zhuǎn)換和計算編譯成圖像和數(shù)據(jù)通過服務(wù)器以及通信設(shè)備傳給谷歌眼鏡直接成像。

3.1 故障類型及故障相

故障類型和故障相的獲取是正確獲取其他信息的基礎(chǔ)。獲取故障類型和故障相的基本方法是作為保護啟動判據(jù)的電流突變量法。

相電流突變量啟動判據(jù)為：

上述公式中，表示任意一相電流；L為所取信號中一個周波的采樣點個數(shù)；表示第k時刻、k時刻前一周波、k時刻前二周波的相電流值；為相電流突變量啟動算法的整定值。

零序電流突變量啟動判據(jù)為：

上述公式中，L為所取信號中一個周波的采樣點個數(shù)，分別表示第k時刻、k時刻前一個周波、k時刻前二個周波的三倍零序電流值；則為相電流突變量的整定值。

具體的步驟為：

（1）首先對零序分量進行判斷，若滿足啟動條件，則為接地故障；若不滿足條件，則為相間或三相故障。

（2）分別對三相電流突變量進行判斷，得出故障相。

3.2 采樣方案

故障發(fā)生時刻的提取原理也是基于電流突變量。Comtrade文件中一般按順序定義多個采樣頻率，觸發(fā)保護動作的數(shù)據(jù)點一般采用第一個采樣頻率。設(shè)觸發(fā)啟動的數(shù)據(jù)點序號為n，comtrade中記錄的數(shù)據(jù)開始時刻為，首個采樣頻率為，則故障發(fā)生時刻可用下式計算：

保護啟動時刻及斷路器啟動時刻的數(shù)據(jù)依據(jù)錄波文件中開關(guān)量的變化進行提取。當相關(guān)通道的開關(guān)量由0變?yōu)?時，即認為相關(guān)元件啟動。這時，提取的方法同故障發(fā)生時刻的提取方法?？紤]多次啟動的情況，不失一般性的討論，設(shè)數(shù)據(jù)開始時刻為，有m個采樣頻率，第i個采樣頻率對應(yīng)的采樣點數(shù)為，故障發(fā)生在第t個采樣頻率的第n個采樣點，則啟動時刻可用下式計算：

故障消除時刻的提取同樣基于電流突變量算法。當電流突變量小于某一整定值時，認為故障消除。