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(shí)也是評(píng)價(jià)繼電保護(hù)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(shí)現(xiàn)錄波信息的實(shí)時(shí)傳輸，我們利用谷歌眼鏡為設(shè)備終端，能直接監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)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(hù)裝置的誤動(dòng)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(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）03-0028-01

1 故障錄波的研究現(xiàn)狀

適應(yīng)計(jì)算機(jī)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(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向，傳統(tǒng)的電力故障錄波器對(duì)模擬量和開關(guān)量的采集需要通過硬電纜接入裝置；當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)容或需要改變采集的對(duì)象時(shí)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(diǎn)和熱點(diǎn)，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(dòng)終端通信應(yīng)用設(shè)計(jì)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(gè)部分。

當(dāng)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(cè)試程序不對(duì)圖像做任何處理，再重新傳回到谷歌眼鏡。開始時(shí)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(shí)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(duì)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(gè)表示數(shù)組長(zhǎng)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(gè)線程中實(shí)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?yàn)閳D像獲取為連續(xù)的，所以一幀幀圖像連續(xù)起來，就實(shí)現(xiàn)了圖像的實(shí)時(shí)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(shí)間，應(yīng)用案例降低了傳輸?shù)男?。針?duì)上述方法的缺陷"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(gè)子線程，A子線程只發(fā)送圖像，子線程B只接收?qǐng)D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(shí)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(shí)現(xiàn)了發(fā)送和接收的并發(fā)進(jìn)行，從而消除了等待時(shí)間，縮短了圖像傳輸?shù)臅r(shí)間，提高了傳輸效率。

根據(jù)Android系統(tǒng)的特點(diǎn)，子線程被看成類的實(shí)現(xiàn)（對(duì)象）并且擁有自己的成員和方法。要實(shí)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(gè)用于傳輸數(shù)據(jù)的對(duì)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(duì)象C＼的構(gòu)造函數(shù)中，即當(dāng)對(duì)象C被創(chuàng)建時(shí)復(fù)制數(shù)據(jù)的方法已經(jīng)開始執(zhí)行。當(dāng)子線程B得知對(duì)象C創(chuàng)建后立即創(chuàng)建發(fā)送數(shù)據(jù)的子線程A。當(dāng)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(shí)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(gè)“數(shù)組帽”后發(fā)送到服務(wù)器，同時(shí)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(jìn) 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(shí)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(xué)圖像。算法在具體實(shí)現(xiàn)過程中不可避免地會(huì)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(jìn)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(shí)刻、保護(hù)啟動(dòng)時(shí)刻、斷路器啟動(dòng)時(shí)刻、故障消除時(shí)刻等。再將這些信息經(jīng)過轉(zhuǎn)換和計(jì)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(hù)啟動(dòng)判據(jù)的電流突變量法。

相電流突變量啟動(dòng)判據(jù)為：

上述公式中，表示任意一相電流；L為所取信號(hào)中一個(gè)周波的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)；表示第k時(shí)刻、k時(shí)刻前一周波、k時(shí)刻前二周波的相電流值；為相電流突變量啟動(dòng)算法的整定值。

零序電流突變量啟動(dòng)判據(jù)為：

上述公式中，L為所取信號(hào)中一個(gè)周波的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，分別表示第k時(shí)刻、k時(shí)刻前一個(gè)周波、k時(shí)刻前二個(gè)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(duì)零序分量進(jìn)行判斷，若滿足啟動(dòng)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(duì)三相電流突變量進(jìn)行判斷，得出故障相。

3.2 采樣方案

故障發(fā)生時(shí)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(gè)采樣頻率，觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作的數(shù)據(jù)點(diǎn)一般采用第一個(gè)采樣頻率。設(shè)觸發(fā)啟動(dòng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)序號(hào)為n，comtrade中記錄的數(shù)據(jù)開始時(shí)刻為，首個(gè)采樣頻率為，則故障發(fā)生時(shí)刻可用下式計(jì)算：

保護(hù)啟動(dòng)時(shí)刻及斷路器啟動(dòng)時(shí)刻的數(shù)據(jù)依據(jù)錄波文件中開關(guān)量的變化進(jìn)行提取。當(dāng)相關(guān)通道的開關(guān)量由0變?yōu)?時(shí)，即認(rèn)為相關(guān)元件啟動(dòng)。這時(shí)，提取的方法同故障發(fā)生時(shí)刻的提取方法。考慮多次啟動(dòng)的情況，不失一般性的討論，設(shè)數(shù)據(jù)開始時(shí)刻為，有m個(gè)采樣頻率，第i個(gè)采樣頻率對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)數(shù)為，故障發(fā)生在第t個(gè)采樣頻率的第n個(gè)采樣點(diǎn)，則啟動(dòng)時(shí)刻可用下式計(jì)算：

故障消除時(shí)刻的提取同樣基于電流突變量算法。當(dāng)電流突變量小于某一整定值時(shí)，認(rèn)為故障消除。