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20余家，而各種型號的錄波器既沒有統(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)故障動態(tài)記錄技術(shù)準則》要求的錄波器動態(tài)記錄過程標準。數(shù)據(jù)記錄格式的不統(tǒng)一和不標準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故障錄波器型號。
GLQ2型錄波器數(shù)據(jù)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(shù)字通道。數(shù)據(jù)文件的前32個字節(jié)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(shù)據(jù)文件的第33個字節(jié)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(shù)據(jù)文件長度根據(jù)暫態(tài)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(shù)字通道。采樣頻率依據(jù)系統(tǒng)是否已進入穩(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個時間段進行數(shù)據(jù)記錄：
A時段：系統(tǒng)大擾動開始前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，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(tǒng)大擾動后初期的狀態(tài)數(shù)據(jù)，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(tǒng)大擾動后的中期狀態(tài)數(shù)據(jù)，每周記錄4個值，記錄時間不小于0.1 s。
D時段：系統(tǒng)動態(tài)過程狀態(tài)數(shù)據(jù)，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(tǒng)穩(wěn)態(tài)過程狀態(tài)數(shù)據(jù)，每50周記錄第1周的4個值，記錄時間不小于10 min。
二、 IEEE的COMTRADE數(shù)據(jù)格式
（一）COMTRADE文件格式
COMTRADE是IEEE標準電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式。標準為電力系統(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進行了修訂和完善。每個COMTRADE記錄都有一組最多4個與其相關(guān)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(shù)據(jù)文件
d） 信息文件
（1）、標題文件（xxxxxxxx.HDR）
標題文件是由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。
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(shè)文件則遵照標準的最初發(fā)行日期（1991）。配置文件還包含識別伴隨的數(shù)據(jù)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(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)點的日期和時間
（g）觸發(fā)點和日期和時間
（h）數(shù)據(jù)文件類型
（i）時間標記倍乘系數(shù)
(3 ）、 數(shù)據(jù)文件（xxxxxxxx.DAT）
數(shù)據(jù)文件包含記錄中每個采樣所有輸入通道的值。數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)之外，也記錄狀態(tài)，即表示開/關(guān)信號的輸入。
（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(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式Std C37.111-1991或IEEE Std C37.111-1999版本中進行了詮釋。
（二） 電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄技術(shù)準則
電力行業(yè)標準《220kV~500kV電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄技術(shù)準則》（DL/T 553-94），是故障錄波裝置研制和開發(fā)中必須依據(jù)的標準。標準在3.6.5條中規(guī)定了，輸出的動態(tài)過程記錄數(shù)據(jù)應(yīng)符合的標準格式與ANSI/IEEE Std C37.111-1991 COMTRADE兼容。同時，標準規(guī)定了電力系統(tǒng)發(fā)生故障的整個過程中，模擬量采集方式的數(shù)據(jù)記錄按時段順序進行，如附圖所示。
A時段：系統(tǒng)在擾動開始前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，直接輸出原始采集波形，記錄時間≥0.04S
B時段：系統(tǒng)大擾動初期的狀態(tài)數(shù)據(jù)，直接輸出原始采集波形，記錄時間≥0.1S
C時段：系統(tǒng)大擾動后的中期狀態(tài)數(shù)據(jù)，可輸出連續(xù)工頻有效值，記錄時間≥1.0S
D時段：系統(tǒng)動態(tài)過程數(shù)據(jù)，每0.1S輸出一個工頻有效值，記錄時間≥20S
E時段：系統(tǒng)長過程的動態(tài)數(shù)據(jù),每0.1S輸出一個工頻有效值,記錄時間≥10min
這里，技術(shù)標準的數(shù)據(jù)記錄有兩個主要特點，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(wǎng)連接。采集站負責(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，完成對數(shù)據(jù)處理、波形顯示、自動分析、與遠方通信功能。數(shù)據(jù)處理中，自動生成符合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，采樣時段根據(jù)電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄技術(shù)準則，做了相應(yīng)調(diào)整，將C時段調(diào)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(shù)據(jù)；而DE時段采樣頻率為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
12, 8A, 4D //12格通道，8個模擬通道，4個數(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,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(shù)據(jù)最小值], fMax~[此模擬量采樣記錄數(shù)據(jù)最大值])
(其中：實際值y與采樣記錄數(shù)據(jù)X的關(guān)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(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(jié)束時間
ASCII //文件記錄格式為ASCII, 還有一種是BINARY及二進制
（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，采樣時間，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(shù)據(jù)的再現(xiàn)
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(shù)據(jù)回放，裝載DIR00．CFG文件，顯示波形，波形顯示正常。