國內主要錄波器數據的記錄格式及IEEE的COMTRADE數據格式

一、  國內主要錄波器數據的記錄格式

目前國內生產故障錄波器的廠家多達20余家，而各種型號的錄波器既沒有統一的故障記錄格式也不能完全滿足電力部頒《220～550 kV電力系統故障動態記錄技術準則》要求的錄波器動態記錄過程標準。數據記錄格式的不統一和不標準給事故后的故障分析和故障過程模擬再現帶來了極大的不便。

GLQ2型和WGL-12型是國內采用最多的兩種微機故障錄波器型號。

GLQ2型錄波器數據文件長度固定，錄波時間為4.2 s，采樣頻率為800 Hz，可同時記錄16個模擬通道和16個數字通道。數據文件的前32個字節用于記錄錄波時間、啟動方式、啟動通道、裝置配置信息、錄波順序號、通道電抗值等信息。從數據文件的第33個字節開始存放各個通道的采樣值，每個通道的采樣點為3 360個。

WGL-12型錄波器數據文件長度根據暫態故障時間的長短不同而有所不同，其最大錄波時間為10 min，最多可記錄48路模擬通道和72路數字通道。采樣頻率依據系統是否已進入穩態而分為1 000 Hz和200 Hz。為了節約內存，分A、B、C、D、E 5個時間段進行數據記錄：

A時段：系統大擾動開始前的狀態數據，直接記錄每周20點的采樣值，記錄時間小于0.04s。

B時段：系統大擾動后初期的狀態數據，直接記錄每周20點的采樣值，記錄時間不小于0.1s。

C時段：系統大擾動后的中期狀態數據，每周記錄4個值，記錄時間不小于0.1 s。

D時段：系統動態過程狀態數據，每5周記錄第1周的4個值，記錄時間不小于1.9 s。

E時段：系統穩態過程狀態數據，每50周記錄第1周的4個值，記錄時間不小于10 min。

二、              IEEE的COMTRADE數據格式

（一）COMTRADE文件格式

COMTRADE是IEEE標準電力系統暫態數據交換通用格式。標準為電力系統或電力系統模型采集到的暫態波形和事故數據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據交換通用格式。IEEE于1991年提出，并于1999進行了修訂和完善。每個COMTRADE記錄都有一組最多4個與其相關的文件，4個文件中的每一個都具有一個不同的信息等級。4個文件如下：

a）     標題文件

b）     配置文件

c）     數據文件

d）     信息文件

（1）、標題文件（xxxxxxxx.HDR）

標題文件是由COMTRADE數據的原創者建立的一種可選的ASCII文本文件，標題文件的創建者可以以任何需要的順序創建任何信息。標題文件的格式為ASCII。

（2）、 配置文件（xxxxxxxx.CFG）

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

配置文件第一行中的一個字段識別文件所依照的 COMTRADE標準版本的年份（例如1991、1999等）。如果該字段不存在或是空的，則假設文件則遵照標準的最初發行日期（1991）。配置文件還包含識別伴隨的數據文件是以ASCII格式還是以二進制格式存儲的字段。 配置文件有下列信息：
（a）站名，記錄裝置的特征，COMTRADE 標準的修改年份
（b）通道的數量和類型
（c）通道名稱、單位和轉換系數
（d）線路頻率
（e）采樣速率和每一速率下的采樣數量
（f）第一數據點的日期和時間
（g）觸發點和日期和時間
（h）數據文件類型
（i）時間標記倍乘系數


 (3 ）、 數據文件（xxxxxxxx.DAT）

數據文件包含記錄中每個采樣所有輸入通道的值。數據文件包含一個順序號和每次采樣的時間標志。這些采樣值除記錄模擬輸入的數據之外，也記錄狀態，即表示開/關信號的輸入。

（4）、 信息文件（xxxxxxxx.INF）

信息文件是一種文件創建者希望使之對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 標準電力系統暫態數據交換通用格式Std C37.111-1991或IEEE Std C37.111-1999版本中進行了詮釋。

（二） 電力系統故障動態記錄技術準則

電力行業標準《220kV~500kV電力系統故障動態記錄技術準則》（DL/T 553-94），是故障錄波裝置研制和開發中必須依據的標準。標準在3.6.5條中規定了，輸出的動態過程記錄數據應符合的標準格式與ANSI/IEEE Std C37.111-1991 COMTRADE兼容。同時，標準規定了電力系統發生故障的整個過程中，模擬量采集方式的數據記錄按時段順序進行，如附圖所示。

A時段：系統在擾動開始前的狀態數據，直接輸出原始采集波形，記錄時間≥0.04S

B時段：系統大擾動初期的狀態數據，直接輸出原始采集波形，記錄時間≥0.1S

C時段：系統大擾動后的中期狀態數據，可輸出連續工頻有效值，記錄時間≥1.0S

D時段：系統動態過程數據，每0.1S輸出一個工頻有效值，記錄時間≥20S

E時段：系統長過程的動態數據,每0.1S輸出一個工頻有效值,記錄時間≥10min

這里，技術標準的數據記錄有兩個主要特點，一是分段記錄，二是記錄的數據不僅可以有按某一采樣率的采樣數據，而且可按一定間隔記錄有效值以代替采樣值。

（三） 微機故障錄波裝置和COMTRADE文件

微機故障錄波裝置，基本配置分為一臺采集站和一臺分析站，采集站和分析站之間通過高速以太網連接。采集站負責采集、記錄故障數據；采集站采集的原始數據或記錄的原始故障數據，除了存入采集站的硬盤保存外，還將通過網絡把數據上傳到分析站。分析站程序采用VC 6.0編制，完成對數據處理、波形顯示、自動分析、與遠方通信功能。數據處理中，自動生成符合COMTRADE格式的文件。裝置接收故障采樣數據后，直接將數據處理成COMTRADE數據格式的文件。故障錄波裝置模擬量采樣頻率為5000次/秒，采樣時段根據電力系統故障動態記錄技術準則，做了相應調整，將C時段調整為直接輸出原始采集波形，記錄時間≥1.0S，這樣ABC時段采樣頻率為5000次/秒，存實時的模擬數據；而DE時段采樣頻率為10次/秒，用存最大值數據來代替有效值，這樣便于產生包絡線波形。我們省略了標題文件和信息文件，并且根據不同的批次和故障次數，定義文件名，生成的配置文件( DIR00．CFG )和數據文件( DIR00．DAT )，并同時存放于同一批次文件夾DIR00內。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

12, 8A, 4D  //12格通道，8個模擬通道，4個數字通道

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,通道名稱，通道相，XX，單位，fCoefA[變換因子A]，fCoefB[變換因子B]，fTime[時間偏移]，fMin~[此模擬量采樣記錄數據最小值], fMax~[此模擬量采樣記錄數據最大值])

(其中：實際值y與采樣記錄數據X的關系：y = fCoefA * X + fCoefB, 所以實際的最值：
         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1,0       //數字量

2,開關2,0       //數字量

3,開關3,0       //數字量

4,開關4,1       //數字量

50                 //電流電壓的頻率為50Hz

2                   //有兩個采樣頻率

5000, 6300        //第一個采樣頻率: 在采樣率為5000Hz下采了6300個點

10, 200           //第二個采樣頻率: 在采樣率為10Hz下采了200個點  

03/07/03,14:46:48.850000  //采樣開始時間

03/07/03,14:46:49.010000 //采樣結束時間

ASCII                //文件記錄格式為ASCII, 還有一種是BINARY及二進制

（2）、 數據文件( DIR00．DAT )

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

////注釋
   （依次為：序號，采樣時間，模擬采樣記錄值[按cfg文件的順序]，數字采樣記錄值[按cfg文件的順序]）

   （其中模擬量實際值算法：y = fCoefA * X + fCoefB, 同最值計算方法；
如
   對于46表示的實際值y為：y = fCoefA（即8.46830338） * X（即46） + fCoefB（即0.00000000）
   對于－54表示的實際值y為：y = fCoefA（即8.46830338） * X（即－54） + fCoefB（即0.00000000）
   對于10表示的實際值y為：y = fCoefA（即8.46830338） * X（即10） + fCoefB（即0.00000000）
   對于0表示的實際值y為：y = fCoefA（即0.15540126） * X（即0） + fCoefB（即0.00000000）
   對于1024表示的實際值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）故障數據的再現

將上述文件DIR00．CFG和DIR00．DAT存放在繼電保護測試裝置上，啟動該裝置，進入標準數據回放，裝載DIR00．CFG文件，顯示波形，波形顯示正常。