智能变电站继保故障录波大数据陶友杰，陈卫，陈德树华中科技大学电气与电子工程学院Email: taoyoujiehust@摘要：智能变电站因其运行特点，对继保故障录波数据实时运行分析要求较高。

智能变电站的高速大带宽的组网技术能实现不同区网的继保故障录波数据全部入库数据云端进行分类索引共享。

一种实现方法是基于Struts结构的WEB模式服务器端故障录波分析软件，在线运行下的智能变电站故障录波数据全部自动上传，同时在出现故障时，根据云端数据进行自动纵横比较，快速分析出结果，及时处理故障。

关键词：实时运行分析；数据库云端；WEB；数据共享Big Data of Relay Fault Recordingin Intelligent SubstationTAO Youjie, CHEN Wei, CHEN DeshuHuazhong University of Science & TechnologyEmail: taoyoujiehust@Abstract:It is required to analyze the real-time operation of the fault recording data because of the characteristics of the intelligent substation. The smart substation can be classified into the data of different area network with its hign speed and large bandwidth. A realization method is based on Struts structure of WEB server mode fault recording and analysis software, online operation of smart substation fault recorded wave data all automatically upload, and when there is a failure, it can get rapid analysis of the results and timely processing fault according to cloud data for automatic vertical and horizontal comparison. Keywords: real-time operation analysis; database cloud; WEB; data sharing1 引言智能变电站组网技术决定了大部分电力系统运行数据能够实现实时上传和统计，这对于电力系统的运行将会起到决定性的作用，传统的保护功能和参数整定都会因为大数据的共享能够更快速的实现。

同时，电力系统故障继电保护特点地域性特别强，其故障录波历史数据具有非常丰富的实际参考价值。

而传统的继保故障录波分析软件重点偏向于单次分析结果，原始数据会伴随着故障分析的结束而失去价值，大部分数据会伴随分析的结束而丢失。

实际上故障录波数据作为故障分析和调度自动化的依据，具有非常重要的意义，这些原始的录波数据丢失对电网本身是巨大的损失，也不利于电网的智能化发展。

智能变电站通讯技术的完善以及智能电网在电力系统的推广促进了继保故障录波技术的快速发展。

基于Struts结构的WEB的故障录波分析软件利用当前完善的组网技术，旨在设计一款电力行业通用的，完全符合IEC标准的故障录波分析软件，它通过访问服务器端的软件，即可通过移动设备或者PC实时进行故障录波分析，同时，服务器端会自动把原始数据存在客户的个人数据库中，根据客户的要求可按照不同的类别进行分类处理，实现电力系统故障录波数据的网络化共享。

根据IEC标准，故障录波统一采取了COMTRADE格式，这使大数据存储实现了可能。

分类保存的历史数据能够根据用户的基本属性给出常见故障的提示。

用户个人上传的所有数据记录和原始数据都开放给用户，供其查阅，同时整个服务器端的全部数据也会根据用户的权限让用户可见。

2 基于网络服务器端的继保故障录波软件2.1 软件框架结构常见的如windows、linux、安卓、UCOS等，都可能成为用户使用故障分析软件的硬件平台。

具有强的兼容性和扩张性成了这种软件的首要特点。

Web作为当下最流行的开发技术，主要包括客户端技术和服务端技术大类。

Web客户端的主要任务是展现信息内容。

MVC（Model View Controller）是WEB的一种常见对设计模式。

它强制性地把应用程序对输入、处理和输出分开，即模型、视图、控制器三个模块。

在JA VA 应用中，早期设计是数据和表示层交织到一起，耦合度比较高，层次比较混乱，有经验的设计人员会通过层序进行分离，但还是不能完全分开，有些地方还必须得交织到一起。

MVC的出现非常良好的解决了这一问题，不同的应用可以共享同一个模块，而且模块只在底层进行设计初始化。

MVC模式执行过程大致如图1：图1. MVC框架图框架是软件设计的基础，针对MVC设计模式，Struts技术提供了一种很不错的选择，它的最初设计目的是基于MVC的WEB框架，其实质就是在JSP Model2的上实现了一个MVC框架。

Struts结构的最大的特点是完全把服务器端和后台控制处理进行了有效的隔离，仅仅通过Javascript 这种动态语言实现数据的传送，其整个过程如图2:图2 . Struts执行图总结为用户发送请求，服务器通过请求类型进进行筛选分类，选择合适的模型进行计算，在数据库中进行分析对比，快速给出用户需要的数据分析结果，而且由于其模型属于独立结构，请求和响应可以同时进行。

2.2 软件数据格式通用的软件平台需要相同的协议标准，ComTrade 格式是标准电力系统暂态数据交换通用格式。

ComTrade格式的数据文件，记录了电力系统或电力系统模型采集到的暂态波形和事故数据。

除了使用专用的硬件仪器（故障录波仪）对数据文件进行分析外，使用软件将ComTrade格式的数据文件以波形的方式显示、分析也是一种较常见的分析方式。

ComTrade 包括四个部分，标题文件（xxxx.HDR）、配置文件（xxxx.CFG）、数据文件（xxxx.DA T）和信息文件（xxxx.INF）。

ComTrade定义的所有文件，都在IEEE 标准电力系统暂态数据交换通用格式Std C37:111-199l或Std C37:111-1999版本中进行了诠释。

国际通过的ComTrade格式给基于WEB的录波分析软件提供了理论上绝对的可能性，只需通过在算法上区分其格式及包含的信息，对单次录波数据的分析操作，就计算结果来说，和传统的分析软件或者设备具有一样的效果。

只要服务器的响应速度以及计算容量能够满足用户最大时刻的访问量，这种分析软件是可以保证稳定运行的。

这种格式也能够实现软件智能保存全部的数据到数据库云端。

2.3 软件特点基于WEB的故障录波分析软件首先要满足网络软件的基本要求，如提供实时响应，错误机制，应急机制，遵守网络协议，遵守软件协议等。

同时针对其用户特点，该软件设置了用户权限一项，主要是保证数据安全性。

权限级别可按照要求分为几等，如权限一级为管理员，其权限主要为对软件所有资源可见，同时对权限级别低的用户进行管理，但是不能对数据库源数据进行操作；权限二级为固定用户，其享有使用软件，查看指定范围数据等权限；权限三级为临时客户，仅仅拥有使用软件的权限。

所以，可根据需要申请响应的用户权限，达到最优的使用效果。

要有良好的网络支撑。

考虑到对分析结果的快速响应、准确等需求，必须要保证数据传输过程流畅稳定，数据接收过程准确无误。

如果同一时刻用户量较大，还会有资源稀缺，等待时间长问题。

良好的网络能确保大部分问题不会出现，也能在资源紧张的时候得到服务器第一时间的响应。

如果上传的数据安全要求较高，可以通过备注或者上传设置区域进行安全设置，服务器可以通过用户要求对数据进行特别的处理，确保数据安全。

3 继保故障录波大数据处理3.1 原始数据保存分类管理每一次用户或者游客通过移动平台或者固定平台接入之后，上传的数据全部自动上传到云端，并且根据用户登记地点或者游客上网地点进行分类。

可以设置的索引标签根据用户特点进行分析，比如用户等级所属电网、地区编号等，索引标签也可设置为数据特点，如上传数据录波时间、数据量大小等，这样方便后期的查找引用。

数据库是该软件系统的核心，其关键技术就是要适应网络软件常见的高并发访问，必须保证在大量用户使用的时候的稳定性，因为电网本身的一些特殊性，所以该软件系统继承了电网系统运行的一些特点，比如绝密性、自动性、人机结合紧密、区分高峰低谷期等，这些属性都要在该软件数据库上体现。

数据库需要根据日常运行中点击最多的数据进行自动分类排行，因为电网区域性特点很强，电网本身一些常见的问题出现概率频繁，所以提供的类似搜索排行榜能够让用户快速找到想要的数据，这也是提出电网故障录波数据网络化的重要因素。

3.2 用户根据权限等级使用数据云端数据软件的使用区分用户和游客，用户还要区分多个等级，既要保证用户的权益，也要保证数据库系统中的数据绝对安全可靠。

用户根据自己的等级，在可见的范围内使用数据库数据。

数据库云端数据必须根据用户的登录地点、登录次数及登录历史等特点智能给出一些提示，类似于现在移动终端的软件提醒，比如操作习惯、可能需要引用数据等，软件智能性要在数据库管理和使用体验上体现，符合电力系统智能化发展的大方向。

用户自己根据个人习惯操作数据库，数据库设置为人工操作和智能操作。

人工操作为用户自己设置定值，进行需要检测功能的分析计算，这样的操作节省时间，通知目的性强。

智能操作为登记客户专有，游客无权访问，其操作特点是一键操作，点击某个按键就能自动分析计算数据，这里面会进行软件涉及到的所有功能计算，这种操作适用于一些不太紧急的分析，同时如果用户本身不是很了解故障录波分析功能本身的应用，也能提供一个合适的平台。

4 大数据的后台维护当前网络的发达导致了软件必须具备绝对的可扩展性和兼容性，这直接要求软件需要时刻根据用户的反应实时进行完善。

目前提出的是部分功能开源，核心部分由软件运维人员完善。

开源意味着需要承担软件崩溃的风险，这就需要软件具有绝对的抗干扰性和自我抵御能力。

开源的部分可根据用户权限等级提供更改平台，如果通过了规定测试，则更新的功能能够直接写入软件，并更新软件版本。

核心部分的更改涉及到软件稳定性，不轻易变更，但是需要周期性进行升级，以适应不同的需求。