國內(nèi)主要錄波器數(shù)據(jù)的記錄格式及IEEE的COMTRADE數(shù)據(jù)格式

一、  國內(nèi)主要錄波器數(shù)據(jù)的記錄格式

目前國內(nèi)生產(chǎn)故障錄波器的廠家多達(dá)20余家，而各種型號(hào)的錄波器既沒有統(tǒng)一的故障記錄格式也不能完全滿足電力部頒《220～550 kV電力系統(tǒng)故障動(dòng)態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則》要求的錄波器動(dòng)態(tài)記錄過程標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)記錄格式的不統(tǒng)一和不標(biāo)準(zhǔn)給事故后的故障分析和故障過程模擬再現(xiàn)帶來了極大的不便。

GLQ2型和WGL-12型是國內(nèi)采用最多的兩種微機(jī)故障錄波器型號(hào)。

GLQ2型錄波器數(shù)據(jù)文件長度固定，錄波時(shí)間為4.2 s，采樣頻率為800 Hz，可同時(shí)記錄16個(gè)模擬通道和16個(gè)數(shù)字通道。數(shù)據(jù)文件的前32個(gè)字節(jié)用于記錄錄波時(shí)間、啟動(dòng)方式、啟動(dòng)通道、裝置配置信息、錄波順序號(hào)、通道電抗值等信息。從數(shù)據(jù)文件的第33個(gè)字節(jié)開始存放各個(gè)通道的采樣值，每個(gè)通道的采樣點(diǎn)為3 360個(gè)。

WGL-12型錄波器數(shù)據(jù)文件長度根據(jù)暫態(tài)故障時(shí)間的長短不同而有所不同，其最大錄波時(shí)間為10 min，最多可記錄48路模擬通道和72路數(shù)字通道。采樣頻率依據(jù)系統(tǒng)是否已進(jìn)入穩(wěn)態(tài)而分為1 000 Hz和200 Hz。為了節(jié)約內(nèi)存，分A、B、C、D、E 5個(gè)時(shí)間段進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄：

A時(shí)段：系統(tǒng)大擾動(dòng)開始前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，直接記錄每周20點(diǎn)的采樣值，記錄時(shí)間小于0.04s。

B時(shí)段：系統(tǒng)大擾動(dòng)后初期的狀態(tài)數(shù)據(jù)，直接記錄每周20點(diǎn)的采樣值，記錄時(shí)間不小于0.1s。

C時(shí)段：系統(tǒng)大擾動(dòng)后的中期狀態(tài)數(shù)據(jù)，每周記錄4個(gè)值，記錄時(shí)間不小于0.1 s。

D時(shí)段：系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程狀態(tài)數(shù)據(jù)，每5周記錄第1周的4個(gè)值，記錄時(shí)間不小于1.9 s。

E時(shí)段：系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過程狀態(tài)數(shù)據(jù)，每50周記錄第1周的4個(gè)值，記錄時(shí)間不小于10 min。

二、              IEEE的COMTRADE數(shù)據(jù)格式

（一）COMTRADE文件格式

COMTRADE是IEEE標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式。標(biāo)準(zhǔn)為電力系統(tǒng)或電力系統(tǒng)模型采集到的暫態(tài)波形和事故數(shù)據(jù)的文件定義了一種格式。該格式意欲提供一種易于說明的數(shù)據(jù)交換通用格式。IEEE于1991年提出，并于1999進(jìn)行了修訂和完善。每個(gè)COMTRADE記錄都有一組最多4個(gè)與其相關(guān)的文件，4個(gè)文件中的每一個(gè)都具有一個(gè)不同的信息等級(jí)。4個(gè)文件如下：

a）     標(biāo)題文件

b）     配置文件

c）     數(shù)據(jù)文件

d）     信息文件

（1）、標(biāo)題文件（xxxxxxxx.HDR）

標(biāo)題文件是由COMTRADE數(shù)據(jù)的原創(chuàng)者建立的一種可選的ASCII文本文件，標(biāo)題文件的創(chuàng)建者可以以任何需要的順序創(chuàng)建任何信息。標(biāo)題文件的格式為ASCII。

（2）、 配置文件（xxxxxxxx.CFG）

配置文件為一種ASCII文本文件，用于正確地說明數(shù)據(jù)（.DAT）文件的格式，因此必須以一種具體的格式保存。該文件詮釋了數(shù)據(jù)（.DAT）文件所包含信息，其中包括諸如采樣速率、通道數(shù)量、頻率、通道信息等項(xiàng)。

配置文件第一行中的一個(gè)字段識(shí)別文件所依照的 COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)版本的年份（例如1991、1999等）。如果該字段不存在或是空的，則假設(shè)文件則遵照標(biāo)準(zhǔn)的最初發(fā)行日期（1991）。配置文件還包含識(shí)別伴隨的數(shù)據(jù)文件是以ASCII格式還是以二進(jìn)制格式存儲(chǔ)的字段。 配置文件有下列信息：
（a）站名，記錄裝置的特征，COMTRADE 標(biāo)準(zhǔn)的修改年份
（b）通道的數(shù)量和類型
（c）通道名稱、單位和轉(zhuǎn)換系數(shù)
（d）線路頻率
（e）采樣速率和每一速率下的采樣數(shù)量
（f）第一數(shù)據(jù)點(diǎn)的日期和時(shí)間
（g）觸發(fā)點(diǎn)和日期和時(shí)間
（h）數(shù)據(jù)文件類型
（i）時(shí)間標(biāo)記倍乘系數(shù)


 (3 ）、 數(shù)據(jù)文件（xxxxxxxx.DAT）

數(shù)據(jù)文件包含記錄中每個(gè)采樣所有輸入通道的值。數(shù)據(jù)文件包含一個(gè)順序號(hào)和每次采樣的時(shí)間標(biāo)志。這些采樣值除記錄模擬輸入的數(shù)據(jù)之外，也記錄狀態(tài)，即表示開/關(guān)信號(hào)的輸入。

（4）、 信息文件（xxxxxxxx.INF）

信息文件是一種文件創(chuàng)建者希望使之對(duì)用戶有用的信息之外的特別信息。信息文件是可選文件。

COMTRADE定義的所有文件，都在IEEE 標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式Std C37.111-1991或IEEE Std C37.111-1999版本中進(jìn)行了詮釋。

（二） 電力系統(tǒng)故障動(dòng)態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則

電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《220kV~500kV電力系統(tǒng)故障動(dòng)態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則》（DL/T 553-94），是故障錄波裝置研制和開發(fā)中必須依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)在3.6.5條中規(guī)定了，輸出的動(dòng)態(tài)過程記錄數(shù)據(jù)應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn)格式與ANSI/IEEE Std C37.111-1991 COMTRADE兼容。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電力系統(tǒng)發(fā)生故障的整個(gè)過程中，模擬量采集方式的數(shù)據(jù)記錄按時(shí)段順序進(jìn)行，如附圖所示。

A時(shí)段：系統(tǒng)在擾動(dòng)開始前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，直接輸出原始采集波形，記錄時(shí)間≥0.04S

B時(shí)段：系統(tǒng)大擾動(dòng)初期的狀態(tài)數(shù)據(jù)，直接輸出原始采集波形，記錄時(shí)間≥0.1S

C時(shí)段：系統(tǒng)大擾動(dòng)后的中期狀態(tài)數(shù)據(jù)，可輸出連續(xù)工頻有效值，記錄時(shí)間≥1.0S

D時(shí)段：系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程數(shù)據(jù)，每0.1S輸出一個(gè)工頻有效值，記錄時(shí)間≥20S

E時(shí)段：系統(tǒng)長過程的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),每0.1S輸出一個(gè)工頻有效值,記錄時(shí)間≥10min

這里，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)記錄有兩個(gè)主要特點(diǎn)，一是分段記錄，二是記錄的數(shù)據(jù)不僅可以有按某一采樣率的采樣數(shù)據(jù)，而且可按一定間隔記錄有效值以代替采樣值。

（三） 微機(jī)故障錄波裝置和COMTRADE文件

微機(jī)故障錄波裝置，基本配置分為一臺(tái)采集站和一臺(tái)分析站，采集站和分析站之間通過高速以太網(wǎng)連接。采集站負(fù)責(zé)采集、記錄故障數(shù)據(jù)；采集站采集的原始數(shù)據(jù)或記錄的原始故障數(shù)據(jù)，除了存入采集站的硬盤保存外，還將通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳到分析站。分析站程序采用VC 6.0編制，完成對(duì)數(shù)據(jù)處理、波形顯示、自動(dòng)分析、與遠(yuǎn)方通信功能。數(shù)據(jù)處理中，自動(dòng)生成符合COMTRADE格式的文件。裝置接收故障采樣數(shù)據(jù)后，直接將數(shù)據(jù)處理成COMTRADE數(shù)據(jù)格式的文件。故障錄波裝置模擬量采樣頻率為5000次/秒，采樣時(shí)段根據(jù)電力系統(tǒng)故障動(dòng)態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則，做了相應(yīng)調(diào)整，將C時(shí)段調(diào)整為直接輸出原始采集波形，記錄時(shí)間≥1.0S，這樣ABC時(shí)段采樣頻率為5000次/秒，存實(shí)時(shí)的模擬數(shù)據(jù)；而DE時(shí)段采樣頻率為10次/秒，用存最大值數(shù)據(jù)來代替有效值，這樣便于產(chǎn)生包絡(luò)線波形。我們省略了標(biāo)題文件和信息文件，并且根據(jù)不同的批次和故障次數(shù)，定義文件名，生成的配置文件( DIR00．CFG )和數(shù)據(jù)文件( DIR00．DAT )，并同時(shí)存放于同一批次文件夾DIR00內(nèi)。文件示例如下列所示。

（1）、配置文件( DIR00．CFG )

城東變電所,03 //變電站名稱 錄波器編號(hào)

12, 8A, 4D  //12格通道，8個(gè)模擬通道，4個(gè)數(shù)字通道

1, 1 Ia, A, mx1, A, 8.46830338, 0.00000000, 0, -2048, 2047 

////注釋
(模擬量依次為:通道編號(hào),通道名稱，通道相，XX，單位，fCoefA[變換因子A]，fCoefB[變換因子B]，fTime[時(shí)間偏移]，fMin~[此模擬量采樣記錄數(shù)據(jù)最小值], fMax~[此模擬量采樣記錄數(shù)據(jù)最大值])

(其中：實(shí)際值y與采樣記錄數(shù)據(jù)X的關(guān)系：y = fCoefA * X + fCoefB, 所以實(shí)際的最值：
         fmin = fCoefA * fMin~ + fCoefB    fmax = fCoefA * fMax~ + fCoefB    )

2, 1 Ib, B, mx1, A, 8.46830338, 0.00000000, 0, -2048, 2047

3, 1 Ic, C, mx1, A, 8.46830338, 0.00000000, 0, -2048, 2047

4, 1 IN, N, mx1, A, 8.46830338, 0.00000000, 0, -2048, 2047

5, mx1 Ua, A, , kV, 0.15540126, 0.00000000, 0, -2048, 2047

6, mx1 Ub, B, , kV, 0.15540126, 0.00000000, 0, -2048, 2047

7, mx1 Uc, C, , kV, 0.15540126, 0.00000000, 0, -2048, 2047

8, mx1 UN, N, , kV, 0.15540126, 0.00000000, 0, -2048, 2047

1,開關(guān)1,0       //數(shù)字量

2,開關(guān)2,0       //數(shù)字量

3,開關(guān)3,0       //數(shù)字量

4,開關(guān)4,1       //數(shù)字量

50                 //電流電壓的頻率為50Hz

2                   //有兩個(gè)采樣頻率

5000, 6300        //第一個(gè)采樣頻率: 在采樣率為5000Hz下采了6300個(gè)點(diǎn)

10, 200           //第二個(gè)采樣頻率: 在采樣率為10Hz下采了200個(gè)點(diǎn)  

03/07/03,14:46:48.850000  //采樣開始時(shí)間

03/07/03,14:46:49.010000 //采樣結(jié)束時(shí)間

ASCII                //文件記錄格式為ASCII, 還有一種是BINARY及二進(jìn)制

（2）、 數(shù)據(jù)文件( DIR00．DAT )

1, 0, 46, -54, 10, 0, 1204, -734, -442, 60, 0, 1, 0, 1    

////注釋
   （依次為：序號(hào)，采樣時(shí)間，模擬采樣記錄值[按cfg文件的順序]，數(shù)字采樣記錄值[按cfg文件的順序]）

   （其中模擬量實(shí)際值算法：y = fCoefA * X + fCoefB, 同最值計(jì)算方法；
如
   對(duì)于46表示的實(shí)際值y為：y = fCoefA（即8.46830338） * X（即46） + fCoefB（即0.00000000）
   對(duì)于－54表示的實(shí)際值y為：y = fCoefA（即8.46830338） * X（即－54） + fCoefB（即0.00000000）
   對(duì)于10表示的實(shí)際值y為：y = fCoefA（即8.46830338） * X（即10） + fCoefB（即0.00000000）
   對(duì)于0表示的實(shí)際值y為：y = fCoefA（即0.15540126） * X（即0） + fCoefB（即0.00000000）
   對(duì)于1024表示的實(shí)際值y為：y = fCoefA（即0.15540126） * X（即1024） + fCoefB（即0.00000000）
   ....... 

 ）

2, 200, 48, -54, 6, 0, 1218, -682, -504, 60, 0, 1, 0, 1

3, 400, 50, -52, 4, -2, 1206, -616, -554, 58, 0, 1, 0, 1

4, 600, 52,-50, -2, 0, 1192, -542, -614, 56, 0, 1, 0, 1

5, 800, 54, -48, -4, 0, 1190, -464, -692, 56, 0, 1, 0, 1

6, 1000, 56, -46, -8, 0, 1200, -390, -774, 56, 0, 1, 0, 1

7, 1200, 56, -44, -12, 0, 1198, -324, -832, 52, 0, 1, 0, 1

8, 1400, 56, -40, -16, 2, 1174, -264, -866, 50, 0, 1, 0, 1

9, 1600, 58, -38, -18, 0, 1136, -198, -896, 42, 0, 1, 0, 1

10, 1800, 60, -34, -22, 2, 1096, -122, -946, 28, 0, 1, 0, 1

┆ ┆ ┆

6291, 1258000, 26, -60, 34, 0, 956, -1060, 68, -16, 0, 0, 0, 1

6292, 1258200, 30,-62, 30, -2, 1016, -1036, -2, 2, 0, 0, 0, 1

6293, 1258400, 34,-60, 26, 0, 1056, -1002, -62, 16, 0, 0, 0, 1

6294, 1258600, 38,-60, 22, 0, 1070, -952, -120, 24, 0, 0, 0, 1

6295, 1258800, 40,-60, 18, 0, 1086, -892, -190, 36, 0, 0, 0, 1

6296, 1259000, 44,-60, 16, 0, 1118, -836, -274, 46, 0, 0, 0, 1

6297, 1259200, 46,-58, 10, 0, 1162, -794, -348, 50, 0, 0, 0, 1

6298, 1259400, 50,-58, 8, 0, 1188, -754, -410, 52, 0, 0, 0, 1

6299, 1259600, 52, -56, 4, 0, 1194, -706, -458, 50, 0, 0, 0, 1

6300, 1259800, 54,-54, 0, 0, 1180, -634, -518, 48, 0, 0, 0, 1

┆ ┆ ┆

6490, 20239800, 58, 58, 58, 0, 1196, 1173, 1181, 8, 0, 0, 0, 1

6491, 20339800, 58, 58, 58, 0, 1196, 1172, 1181, 8, 0, 0, 0, 1

6492, 20439800, 57, 58, 58, 0, 1194, 1173, 1183, 8, 0, 0, 0, 1

6493, 20539800, 58, 58, 58, 0, 1192, 1174, 1183, 8, 0, 0, 0, 1

6494, 20639800, 58, 58, 59, 0, 1191, 1175, 1183, 8, 0, 0, 0, 1

6495, 20739800, 58, 58, 59, 0, 190, 1176, 1183, 8, 0, 0, 0, 1

6496, 20839800, 58, 58, 59, 0, 1189, 1178, 1182, 8, 0, 0, 0, 1

6497, 20939800, 59, 59, 59, 0, 1189, 1179, 1181, 8, 0, 0, 0, 1

6498, 21039800, 58, 58, 58, 0, 1188, 1181, 1180, 8, 0, 0, 0, 1

6499, 21139800, 59, 58, 58, 0, 1188, 1182, 1179, 8, 0, 0, 0, 1

6500, 21239800, 59, 58, 59, 0, 1189, 1183, 1178, 9, 0, 0, 0, 1

（四）故障數(shù)據(jù)的再現(xiàn)

將上述文件DIR00．CFG和DIR00．DAT存放在繼電保護(hù)測試裝置上，啟動(dòng)該裝置，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)回放，裝載DIR00．CFG文件，顯示波形，波形顯示正常。