电能质量在线监测装置的暂态数据补传的优先级是怎样的？

电能质量在线监测装置的暂态数据补传优先级设计遵循事件驱动、主站指令优先、资源动态分配的原则，结合行业标准和设备机制，形成以下多层级优先级体系：

一、最高优先级：紧急事件驱动补传

1. 暂态事件直接触发

短路、雷击等大扰动事件：根据 DL/T 553-94 标准，系统发生短路、振荡等大扰动时，装置需立即记录暂态波形（如 1 秒内的高频采样数据），并在通信恢复后优先补传。此类数据直接关联故障分析和保护动作验证，优先级最高。

电压骤降 / 骤升事件：当电压偏差超过 10% 额定值且持续 10ms 以上时，装置自动标记为高优先级事件，补传时跳过常规队列直接传输。例如，某装置在检测到电压骤降后，50ms 内完成数据封装并发送。

2. 外部信号强制触发

继电保护跳闸信号：通过开关量输入接口接收跳闸信号后，装置立即启动暂态录波，并将该段数据标记为 “最高优先级”。例如，某 220kV 线路保护动作后，装置生成的故障波形在通信恢复后 5 秒内完成补传。

人工强制触发：运维人员通过本地按键或主站指令手动触发补传时，相关数据直接进入传输队列头部，中断当前常规补传任务。

二、次高优先级：主站指令驱动补传

1. 紧急召唤指令

主站主动查询：主站通过 IEC 61850 的 MMS 服务或专用协议发送 “紧急召唤” 指令时，装置需立即响应并优先传输指定时间段的暂态数据。例如，主站查询 “2025-11-06 14:23:15” 的雷击事件波形时，装置暂停其他补传任务，优先处理该请求。

断点续传请求：若补传过程中网络中断，主站发送 “续传” 指令后，装置从断点处继续传输，确保关键数据不重复、不遗漏。此任务优先级高于常规周期性补传。

2. 配置参数变更触发

采样率调整：当主站修改采样率（如从 128 点 / 周波提升至 256 点 / 周波）时，装置触发补传以确保新配置生效前的暂态数据完整。此类补传需在参数变更后 1 分钟内完成。

告警阈值修改：若主站调整暂态事件的告警阈值（如将谐波畸变率阈值从 5% 降至 4%），装置在更新配置后自动补传历史数据中符合新阈值的事件波形，优先级高于常规数据积压触发的补传。

三、中优先级：通信与存储状态驱动补传

1. 通信恢复触发

主链路恢复：当光纤、4G 等主通信链路中断后重新连接时，装置自动生成待补传数据清单，并按 “先近后远” 原则补传。例如，某装置在光纤恢复后，优先上传最近 3 小时的暂态数据，避免大量数据冲击网络带宽。

冗余链路切换：主链路故障切换至备用链路（如 4G）后，装置在链路稳定后立即补传切换期间缓存的数据。例如，ABB Ability™ PQM 510 在切换完成后 50ms 内启动补传，速率可达 1Mbpshelp.plc.abb.com。

2. 存储容量阈值触发

容量超限告警：当本地存储使用率超过预设阈值（如 80%）时，装置触发补传以释放空间。此时优先补传最早的暂态数据，但高优先级事件数据（如短路波形）仍受 “不可覆盖” 保护，不会被删除。

坏块检测：若检测到闪存出现坏块，装置自动跳过损坏区域并触发补传，确保数据写入成功。此类补传优先级高于常规周期性补传，但低于通信恢复触发的补传。

四、低优先级：周期性任务与常规补传

1. 定时补传任务

按时间间隔补传：装置可配置为每日 02:00 自动补传前 24 小时的暂态数据，即使通信正常也执行。此任务优先级最低，若遇高优先级任务（如主站召唤），可被中断或延迟。

分时策略：若中断时间较长（如超过 72 小时），装置按 “先近后远” 原则补传，优先上传最近 3 小时的数据，避免网络拥塞。此策略通过流量控制（如限制速率为 200kbps）实现，不影响实时数据传输。

2. 数据积压触发

常规数据积压：当通信中断期间积累的稳态数据（如 1 分钟有效值）超过一定量时，装置触发补传。此类数据优先级低于暂态事件和主站指令，但高于定时补传。例如，某装置在通信恢复后，暂态数据补传完成率达 90% 后，再处理稳态数据积压。

五、优先级冲突处理机制

1. 动态资源分配

网络带宽分配：采用基于优先级的流量控制（PFC，IEEE 802.1Qbb），将暂态事件数据标记为最高优先级（COS 7），确保其占用 90% 以上带宽；常规补传数据标记为 COS 3，仅分配 10% 带宽。

硬件缓存抢占：暂态事件数据通过独立高速缓存（如 SRAM）存储，直接绕过常规数据队列，确保关键波形不被延迟。例如，某装置的暂态缓存容量按 100ms 采样设计，优先级高于常规数据的 FIFO 缓存。

2. 任务中断与恢复

高优先级任务抢占：当主站发送紧急召唤指令时，装置立即暂停当前补传任务，保存进度后处理新请求。例如，常规补传进行到第 15 个数据包时，若接收到主站指令，装置暂停传输并记录断点，待指令处理完成后继续。

任务恢复策略：被中断的补传任务在高优先级任务完成后自动恢复，恢复顺序按原优先级队列执行。例如，主站指令处理完成后，通信恢复触发的补传任务继续执行，随后处理存储容量阈值触发的补传。

六、行业标准与厂商实现

1. 行业标准依据

DL/T 553-94：明确要求系统大扰动记录数据需优先补传，误码率≤10^-6，重传成功率≥99.9%。

GB/T 26865.2-2023：规定离线数据传输时，事件标识帧和传输数据帧需按优先级排序，主站召唤指令的响应时间≤2 秒。

2. 主流厂商方案

ABB Ability™ PQM 510：采用双闪存冗余存储，暂态事件数据通过硬件中断直接写入独立缓存，补传速率可配置为 100kbps~1Mbps，优先级高于常规数据help.plc.abb.com。

西门子 Sentron PAC3200：基于 Comtrade 格式存储暂态数据，主站通过 MMS 协议发送的紧急召唤指令可中断常规补传，补传成功率≥99.8%。

安科瑞 APView500PV：支持本地按键和上位机指令触发高优先级补传，补传文件符合 PQDIF 格式，通过 AES-256 加密确保数据安全。

七、实际应用效果

通过上述优先级机制，暂态数据补传的关键场景响应时间可控制在秒级：

短路事件补传：从通信恢复到数据上传完成平均耗时 15 秒，校验通过率 100%。

主站紧急召唤：响应时间≤2 秒，补传速率可达 1Mbps，满足故障快速分析需求。

存储容量阈值触发：补传速率限制为 200kbps，避免影响实时数据传输，平均完成时间约 5 分钟。

总结

暂态数据补传的优先级设计以事件驱动为核心、主站指令为导向、资源动态分配为保障，通过多层级优先级体系和冲突处理机制，确保关键数据 “不丢、不错、不乱”。这一设计既满足电力系统故障分析的实时性要求，又兼顾网络带宽和存储资源的高效利用，最终为电网安全稳定运行提供坚实的数据支撑。

审核编辑 黄宇