電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置的暫態(tài)數(shù)據(jù)補(bǔ)傳優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)遵循事件驅(qū)動(dòng)、主站指令優(yōu)先、資源動(dòng)態(tài)分配的原則，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備機(jī)制，形成以下多層級(jí)優(yōu)先級(jí)體系：

一、最高優(yōu)先級(jí)：緊急事件驅(qū)動(dòng)補(bǔ)傳

1. 暫態(tài)事件直接觸發(fā)

短路、雷擊等大擾動(dòng)事件：根據(jù) DL/T 553-94 標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)發(fā)生短路、振蕩等大擾動(dòng)時(shí)，裝置需立即記錄暫態(tài)波形（如 1 秒內(nèi)的高頻采樣數(shù)據(jù)），并在通信恢復(fù)后優(yōu)先補(bǔ)傳。此類數(shù)據(jù)直接關(guān)聯(lián)故障分析和保護(hù)動(dòng)作驗(yàn)證，優(yōu)先級(jí)最高。

電壓驟降 / 驟升事件：當(dāng)電壓偏差超過 10% 額定值且持續(xù) 10ms 以上時(shí)，裝置自動(dòng)標(biāo)記為高優(yōu)先級(jí)事件，補(bǔ)傳時(shí)跳過常規(guī)隊(duì)列直接傳輸。例如，某裝置在檢測(cè)到電壓驟降后，50ms 內(nèi)完成數(shù)據(jù)封裝并發(fā)送。

2. 外部信號(hào)強(qiáng)制觸發(fā)

繼電保護(hù)跳閘信號(hào)：通過開關(guān)量輸入接口接收跳閘信號(hào)后，裝置立即啟動(dòng)暫態(tài)錄波，并將該段數(shù)據(jù)標(biāo)記為 “最高優(yōu)先級(jí)”。例如，某 220kV 線路保護(hù)動(dòng)作后，裝置生成的故障波形在通信恢復(fù)后 5 秒內(nèi)完成補(bǔ)傳。

人工強(qiáng)制觸發(fā)：運(yùn)維人員通過本地按鍵或主站指令手動(dòng)觸發(fā)補(bǔ)傳時(shí)，相關(guān)數(shù)據(jù)直接進(jìn)入傳輸隊(duì)列頭部，中斷當(dāng)前常規(guī)補(bǔ)傳任務(wù)。

二、次高優(yōu)先級(jí)：主站指令驅(qū)動(dòng)補(bǔ)傳

1. 緊急召喚指令

主站主動(dòng)查詢：主站通過 IEC 61850 的 MMS 服務(wù)或?qū)Ｓ脜f(xié)議發(fā)送 “緊急召喚” 指令時(shí)，裝置需立即響應(yīng)并優(yōu)先傳輸指定時(shí)間段的暫態(tài)數(shù)據(jù)。例如，主站查詢 “2025-11-06 14:23:15” 的雷擊事件波形時(shí)，裝置暫停其他補(bǔ)傳任務(wù)，優(yōu)先處理該請(qǐng)求。

斷點(diǎn)續(xù)傳請(qǐng)求：若補(bǔ)傳過程中網(wǎng)絡(luò)中斷，主站發(fā)送 “續(xù)傳” 指令后，裝置從斷點(diǎn)處繼續(xù)傳輸，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)不重復(fù)、不遺漏。此任務(wù)優(yōu)先級(jí)高于常規(guī)周期性補(bǔ)傳。

2. 配置參數(shù)變更觸發(fā)

采樣率調(diào)整：當(dāng)主站修改采樣率（如從 128 點(diǎn) / 周波提升至 256 點(diǎn) / 周波）時(shí)，裝置觸發(fā)補(bǔ)傳以確保新配置生效前的暫態(tài)數(shù)據(jù)完整。此類補(bǔ)傳需在參數(shù)變更后 1 分鐘內(nèi)完成。

告警閾值修改：若主站調(diào)整暫態(tài)事件的告警閾值（如將諧波畸變率閾值從 5% 降至 4%），裝置在更新配置后自動(dòng)補(bǔ)傳歷史數(shù)據(jù)中符合新閾值的事件波形，優(yōu)先級(jí)高于常規(guī)數(shù)據(jù)積壓觸發(fā)的補(bǔ)傳。

三、中優(yōu)先級(jí)：通信與存儲(chǔ)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)補(bǔ)傳

1. 通信恢復(fù)觸發(fā)

主鏈路恢復(fù)：當(dāng)光纖、4G 等主通信鏈路中斷后重新連接時(shí)，裝置自動(dòng)生成待補(bǔ)傳數(shù)據(jù)清單，并按 “先近后遠(yuǎn)” 原則補(bǔ)傳。例如，某裝置在光纖恢復(fù)后，優(yōu)先上傳最近 3 小時(shí)的暫態(tài)數(shù)據(jù)，避免大量數(shù)據(jù)沖擊網(wǎng)絡(luò)帶寬。

冗余鏈路切換：主鏈路故障切換至備用鏈路（如 4G）后，裝置在鏈路穩(wěn)定后立即補(bǔ)傳切換期間緩存的數(shù)據(jù)。例如，ABB Ability? PQM 510 在切換完成后 50ms 內(nèi)啟動(dòng)補(bǔ)傳，速率可達(dá) 1Mbpshelp.plc.abb.com。

2. 存儲(chǔ)容量閾值觸發(fā)

容量超限告警：當(dāng)本地存儲(chǔ)使用率超過預(yù)設(shè)閾值（如 80%）時(shí)，裝置觸發(fā)補(bǔ)傳以釋放空間。此時(shí)優(yōu)先補(bǔ)傳最早的暫態(tài)數(shù)據(jù)，但高優(yōu)先級(jí)事件數(shù)據(jù)（如短路波形）仍受 “不可覆蓋” 保護(hù)，不會(huì)被刪除。

壞塊檢測(cè)：若檢測(cè)到閃存出現(xiàn)壞塊，裝置自動(dòng)跳過損壞區(qū)域并觸發(fā)補(bǔ)傳，確保數(shù)據(jù)寫入成功。此類補(bǔ)傳優(yōu)先級(jí)高于常規(guī)周期性補(bǔ)傳，但低于通信恢復(fù)觸發(fā)的補(bǔ)傳。

四、低優(yōu)先級(jí)：周期性任務(wù)與常規(guī)補(bǔ)傳

1. 定時(shí)補(bǔ)傳任務(wù)

按時(shí)間間隔補(bǔ)傳：裝置可配置為每日 02:00 自動(dòng)補(bǔ)傳前 24 小時(shí)的暫態(tài)數(shù)據(jù)，即使通信正常也執(zhí)行。此任務(wù)優(yōu)先級(jí)最低，若遇高優(yōu)先級(jí)任務(wù)（如主站召喚），可被中斷或延遲。

分時(shí)策略：若中斷時(shí)間較長(zhǎng)（如超過 72 小時(shí)），裝置按 “先近后遠(yuǎn)” 原則補(bǔ)傳，優(yōu)先上傳最近 3 小時(shí)的數(shù)據(jù)，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。此策略通過流量控制（如限制速率為 200kbps）實(shí)現(xiàn)，不影響實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。

2. 數(shù)據(jù)積壓觸發(fā)

常規(guī)數(shù)據(jù)積壓：當(dāng)通信中斷期間積累的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)（如 1 分鐘有效值）超過一定量時(shí)，裝置觸發(fā)補(bǔ)傳。此類數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)低于暫態(tài)事件和主站指令，但高于定時(shí)補(bǔ)傳。例如，某裝置在通信恢復(fù)后，暫態(tài)數(shù)據(jù)補(bǔ)傳完成率達(dá) 90% 后，再處理穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)積壓。

五、優(yōu)先級(jí)沖突處理機(jī)制

1. 動(dòng)態(tài)資源分配

網(wǎng)絡(luò)帶寬分配：采用基于優(yōu)先級(jí)的流量控制（PFC，IEEE 802.1Qbb），將暫態(tài)事件數(shù)據(jù)標(biāo)記為最高優(yōu)先級(jí)（COS 7），確保其占用 90% 以上帶寬；常規(guī)補(bǔ)傳數(shù)據(jù)標(biāo)記為 COS 3，僅分配 10% 帶寬。

硬件緩存搶占：暫態(tài)事件數(shù)據(jù)通過獨(dú)立高速緩存（如 SRAM）存儲(chǔ)，直接繞過常規(guī)數(shù)據(jù)隊(duì)列，確保關(guān)鍵波形不被延遲。例如，某裝置的暫態(tài)緩存容量按 100ms 采樣設(shè)計(jì)，優(yōu)先級(jí)高于常規(guī)數(shù)據(jù)的 FIFO 緩存。

2. 任務(wù)中斷與恢復(fù)

高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占：當(dāng)主站發(fā)送緊急召喚指令時(shí)，裝置立即暫停當(dāng)前補(bǔ)傳任務(wù)，保存進(jìn)度后處理新請(qǐng)求。例如，常規(guī)補(bǔ)傳進(jìn)行到第 15 個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，若接收到主站指令，裝置暫停傳輸并記錄斷點(diǎn)，待指令處理完成后繼續(xù)。

任務(wù)恢復(fù)策略：被中斷的補(bǔ)傳任務(wù)在高優(yōu)先級(jí)任務(wù)完成后自動(dòng)恢復(fù)，恢復(fù)順序按原優(yōu)先級(jí)隊(duì)列執(zhí)行。例如，主站指令處理完成后，通信恢復(fù)觸發(fā)的補(bǔ)傳任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行，隨后處理存儲(chǔ)容量閾值觸發(fā)的補(bǔ)傳。

六、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與廠商實(shí)現(xiàn)

1. 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

DL/T 553-94：明確要求系統(tǒng)大擾動(dòng)記錄數(shù)據(jù)需優(yōu)先補(bǔ)傳，誤碼率≤10^-6，重傳成功率≥99.9%。

GB/T 26865.2-2023：規(guī)定離線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，事件標(biāo)識(shí)幀和傳輸數(shù)據(jù)幀需按優(yōu)先級(jí)排序，主站召喚指令的響應(yīng)時(shí)間≤2 秒。

2. 主流廠商方案

ABB Ability? PQM 510：采用雙閃存冗余存儲(chǔ)，暫態(tài)事件數(shù)據(jù)通過硬件中斷直接寫入獨(dú)立緩存，補(bǔ)傳速率可配置為 100kbps~1Mbps，優(yōu)先級(jí)高于常規(guī)數(shù)據(jù)help.plc.abb.com。

西門子 Sentron PAC3200：基于 Comtrade 格式存儲(chǔ)暫態(tài)數(shù)據(jù)，主站通過 MMS 協(xié)議發(fā)送的緊急召喚指令可中斷常規(guī)補(bǔ)傳，補(bǔ)傳成功率≥99.8%。

安科瑞 APView500PV：支持本地按鍵和上位機(jī)指令觸發(fā)高優(yōu)先級(jí)補(bǔ)傳，補(bǔ)傳文件符合 PQDIF 格式，通過 AES-256 加密確保數(shù)據(jù)安全。

七、實(shí)際應(yīng)用效果

通過上述優(yōu)先級(jí)機(jī)制，暫態(tài)數(shù)據(jù)補(bǔ)傳的關(guān)鍵場(chǎng)景響應(yīng)時(shí)間可控制在秒級(jí)：

短路事件補(bǔ)傳：從通信恢復(fù)到數(shù)據(jù)上傳完成平均耗時(shí) 15 秒，校驗(yàn)通過率 100%。

主站緊急召喚：響應(yīng)時(shí)間≤2 秒，補(bǔ)傳速率可達(dá) 1Mbps，滿足故障快速分析需求。

存儲(chǔ)容量閾值觸發(fā)：補(bǔ)傳速率限制為 200kbps，避免影響實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，平均完成時(shí)間約 5 分鐘。

總結(jié)

暫態(tài)數(shù)據(jù)補(bǔ)傳的優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)以事件驅(qū)動(dòng)為核心、主站指令為導(dǎo)向、資源動(dòng)態(tài)分配為保障，通過多層級(jí)優(yōu)先級(jí)體系和沖突處理機(jī)制，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù) “不丟、不錯(cuò)、不亂”。這一設(shè)計(jì)既滿足電力系統(tǒng)故障分析的實(shí)時(shí)性要求，又兼顧網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)資源的高效利用，最終為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。

審核編輯 黃宇