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摘 要：电力系统中嵌入式继电保护装置占有非常重要的地位，一旦出现故障将威胁电力系统的运行。针对此，提出了针对该装置的在线故障检测，主要解决该装置运行中难以定位故障点，以及断电重启再次故障的问题，该方法需要应用在线调试工具，其能实现实时读取变量值和装置不断电时注入调式代码的功能，从而使得故障环境保持，故障查找难度降低。本文就应用此工具的在线故障检测方法做简要分析。
关键词：嵌入式；继电保护装置；在线故障检测
随着我国经济的发展，电力系统覆盖面更大，各个方面的有电量更多，因此，电力系统是否能稳定安全运行，关系到了国计民生，受到电力企业和政府的高度重视。电力系统设计、电力系统结构会影响其自身安全性和稳定性，其中继电保护装置也会影响稳定性和安全性。针对嵌入式继电保护装置的实时在线式检测方法应运而生，在保证继电保护装置平稳运行方面，发挥着重要作用。
1 在线故障检测方法的优势
嵌入式继电保护装置被广泛地应用在电力系统中，以自身良好性能得到人们认可，但是其功能越來越多，保护算法也有改进，内部程序则变得越来越大，逻辑更加复杂，耦合性更高，原有测试流程，并不能保证装置零故障，很多故障是在装置运行瘘口很长时间之后，被一些特殊条件而引发的，但是故障出现后，原有故障测试技术并不能准确测定出故障点，还存在错误测出故障点的问题，再次重启装置，依然不能正常运行，威胁着电网健康运行。就嵌入继电保护装置运行的软件工作原理做了详细分析后，设计在线故障检测和调试的工具，当继电保护装置发生问题之后，能够利用网口连接装置，以实时状态，检测或者更改正在运行中的装置程序变量值，同时将开发人员所编辑的调试代码注入到装置中，将原来的程序函数功能替换掉，从而实现代码式调试。这样能大大削减了定位故障的难度和查找问题的难度，为系统维护人员提供了可参考的信息，提升程序健康性，进而能更好地保证继电保护装置的可靠性和稳定性，使得电力系统运行更急安全。
2 设计在线故障检测方法工具系统
2.1工具系统的工作原理
想要实现在线实时的故障检测，检测工具系统就应当具有修改继电保护装置工作状态、读取工作状态的程序变量的功能，才能在不断电的情况下注入和运行新系统的运行调试代码。而要实现这些，应当掌握程序变量以及被调用函数，加载到继电保护装置的内存地址，借助地址，去读取并修改变量值，才能修改源函数的跳转地址，使得其能指向调试代码，最终达到替换源函数的目标。
首先分析嵌入式继电保护装置工作方式：当装置重新启动后，把编辑完成的目标程序（英文简称为ELF）文件，加载入内存内部运行。这种文件可用于目标代码、可执行文件、二进制文件、核心转储、共享库的标准文件格式。文件中会对整个程序运行过程中保护装置的内存实际地址进行记录，因此必须新先要解析此文件内容，才能有效获取保护装置程度运行时，所需要的函数地址和变量。
故障检测工具同继电保护装置之间通信实现方式为UDP以及TCO网络传输协议，而设备搜索则需借助发广播发送报文，以系统开销比较小的那类UDP协议实现通信。这对于文件传输的可靠性，有着非常高的要求，因此必须以TCP协议做辅助通信。
2.2工具系统的总体架构
以在线诊断工具理论工具原理为依据，提出模块化设计思想，将工具系统划分成四个模块，分别是设备搜索连接模块、文件传输模块、ELF文件解析模块、代码挂接模块。这四个模块被单独分装在各自动态库中，并提供统一接口，与外部连接使用，从而能够实现模块的功能在脱离硬件的状态下，也能实现，确保了每个模块有着独立性，因此可更加方便地进行功能移植与复用，有利于软件后期维护。
探测需要连接工具装置的IP地质，从而获得程序的版本等信息可通过设备探索连接模块实现；对装置下载加载ELF文件以及上传调式代码ELF文件进行处理，这部分需要文件传输模块实现；解析装置中已经加载出来的ELF文件，从而可以将函数地址和变量地址进行定位，这部分主要由ELF文件解析模块实现；处理调试代码给装置删除、写入，还有装置CRC的校验规避，这部分则需要代码挂接模块来实现。
2.3设计检测工具系统并实现应用
设计各个环节的工作流程：第一环节，码挂接基本工作流程，具体：开始-保护装置的选择-注入代码选择-与装置连接-下载装置ELF文件-调试代码写入装置-修改函数跳转地址-结束；第二环节，变量读取和写入工作流程，具体：开始-保护装置选择-装置ELF文件的选择-与装置连接-解析装置ELF文件-执行用户读写工作-结束。
各个功能模块的实现：设备搜索连接模块用于连接继电保护装置和诊断工具，二者的连接，能够看见装置IP地址、操作系统版本号、网关、子网掩码、程序校验码等信息，从而方便使用者选择更加合适的设备进行连接。文件传输模块能够实现装置ELF文件下载，上传文件，继电保护装置特有文件系统，对外支持FTP、TFTP类文件传输协议，因此诊断工具应借助FTP客户端，来完成文件传输。ELF文件解析模块能根据符号名称去获取指定数据在内存中的实际存储址。代码挂接模块的实现，需要把调试的代码写入到装置内存中，把目标函数更换成调试函数功能。
结束语
综上所述，嵌入式继电保护装置有着更好的工作性能，但是也提升针对其故障的检测难度，传统检测方法检测定位故障时，可能出现失误，影响电力系统运行。但新型在线实时故障检测方法，缩短了检测时间，提升检测效率，为电力系统安全和稳定的运行，奠定良好基础。
参考文献
[1]郭亚楠，陈献庆，叶留义.嵌入式继电保护装置在线故障检测方法研究[J].信息技术，2018.
[2]丁伟，蒙家晓，戴涛.面向继电保护装置的嵌入式软件安全性检测技术[J].电信科学，2018，34（4）：182-187.
[3]武永生，贾楠.火电厂嵌入式继电保护故障信息管理系统研究[J].通信电源技术，2015，32（1）：83-84.
关键词：嵌入式；继电保护装置；在线故障检测
随着我国经济的发展，电力系统覆盖面更大，各个方面的有电量更多，因此，电力系统是否能稳定安全运行，关系到了国计民生，受到电力企业和政府的高度重视。电力系统设计、电力系统结构会影响其自身安全性和稳定性，其中继电保护装置也会影响稳定性和安全性。针对嵌入式继电保护装置的实时在线式检测方法应运而生，在保证继电保护装置平稳运行方面，发挥着重要作用。
1 在线故障检测方法的优势
嵌入式继电保护装置被广泛地应用在电力系统中，以自身良好性能得到人们认可，但是其功能越來越多，保护算法也有改进，内部程序则变得越来越大，逻辑更加复杂，耦合性更高，原有测试流程，并不能保证装置零故障，很多故障是在装置运行瘘口很长时间之后，被一些特殊条件而引发的，但是故障出现后，原有故障测试技术并不能准确测定出故障点，还存在错误测出故障点的问题，再次重启装置，依然不能正常运行，威胁着电网健康运行。就嵌入继电保护装置运行的软件工作原理做了详细分析后，设计在线故障检测和调试的工具，当继电保护装置发生问题之后，能够利用网口连接装置，以实时状态，检测或者更改正在运行中的装置程序变量值，同时将开发人员所编辑的调试代码注入到装置中，将原来的程序函数功能替换掉，从而实现代码式调试。这样能大大削减了定位故障的难度和查找问题的难度，为系统维护人员提供了可参考的信息，提升程序健康性，进而能更好地保证继电保护装置的可靠性和稳定性，使得电力系统运行更急安全。
2 设计在线故障检测方法工具系统
2.1工具系统的工作原理
想要实现在线实时的故障检测，检测工具系统就应当具有修改继电保护装置工作状态、读取工作状态的程序变量的功能，才能在不断电的情况下注入和运行新系统的运行调试代码。而要实现这些，应当掌握程序变量以及被调用函数，加载到继电保护装置的内存地址，借助地址，去读取并修改变量值，才能修改源函数的跳转地址，使得其能指向调试代码，最终达到替换源函数的目标。
首先分析嵌入式继电保护装置工作方式：当装置重新启动后，把编辑完成的目标程序（英文简称为ELF）文件，加载入内存内部运行。这种文件可用于目标代码、可执行文件、二进制文件、核心转储、共享库的标准文件格式。文件中会对整个程序运行过程中保护装置的内存实际地址进行记录，因此必须新先要解析此文件内容，才能有效获取保护装置程度运行时，所需要的函数地址和变量。
故障检测工具同继电保护装置之间通信实现方式为UDP以及TCO网络传输协议，而设备搜索则需借助发广播发送报文，以系统开销比较小的那类UDP协议实现通信。这对于文件传输的可靠性，有着非常高的要求，因此必须以TCP协议做辅助通信。
2.2工具系统的总体架构
以在线诊断工具理论工具原理为依据，提出模块化设计思想，将工具系统划分成四个模块，分别是设备搜索连接模块、文件传输模块、ELF文件解析模块、代码挂接模块。这四个模块被单独分装在各自动态库中，并提供统一接口，与外部连接使用，从而能够实现模块的功能在脱离硬件的状态下，也能实现，确保了每个模块有着独立性，因此可更加方便地进行功能移植与复用，有利于软件后期维护。
探测需要连接工具装置的IP地质，从而获得程序的版本等信息可通过设备探索连接模块实现；对装置下载加载ELF文件以及上传调式代码ELF文件进行处理，这部分需要文件传输模块实现；解析装置中已经加载出来的ELF文件，从而可以将函数地址和变量地址进行定位，这部分主要由ELF文件解析模块实现；处理调试代码给装置删除、写入，还有装置CRC的校验规避，这部分则需要代码挂接模块来实现。
2.3设计检测工具系统并实现应用
设计各个环节的工作流程：第一环节，码挂接基本工作流程，具体：开始-保护装置的选择-注入代码选择-与装置连接-下载装置ELF文件-调试代码写入装置-修改函数跳转地址-结束；第二环节，变量读取和写入工作流程，具体：开始-保护装置选择-装置ELF文件的选择-与装置连接-解析装置ELF文件-执行用户读写工作-结束。
各个功能模块的实现：设备搜索连接模块用于连接继电保护装置和诊断工具，二者的连接，能够看见装置IP地址、操作系统版本号、网关、子网掩码、程序校验码等信息，从而方便使用者选择更加合适的设备进行连接。文件传输模块能够实现装置ELF文件下载，上传文件，继电保护装置特有文件系统，对外支持FTP、TFTP类文件传输协议，因此诊断工具应借助FTP客户端，来完成文件传输。ELF文件解析模块能根据符号名称去获取指定数据在内存中的实际存储址。代码挂接模块的实现，需要把调试的代码写入到装置内存中，把目标函数更换成调试函数功能。
结束语
综上所述，嵌入式继电保护装置有着更好的工作性能，但是也提升针对其故障的检测难度，传统检测方法检测定位故障时，可能出现失误，影响电力系统运行。但新型在线实时故障检测方法，缩短了检测时间，提升检测效率，为电力系统安全和稳定的运行，奠定良好基础。
参考文献
[1]郭亚楠，陈献庆，叶留义.嵌入式继电保护装置在线故障检测方法研究[J].信息技术，2018.
[2]丁伟，蒙家晓，戴涛.面向继电保护装置的嵌入式软件安全性检测技术[J].电信科学，2018，34（4）：182-187.
[3]武永生，贾楠.火电厂嵌入式继电保护故障信息管理系统研究[J].通信电源技术，2015，32（1）：83-84.