國(guó)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(guó)內(nèi)主要錄波器數(shù)據(jù)的記錄格式
目前國(guó)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(méi)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(guò)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(guò)程模擬再現(xiàn)帶來(lái)了極大的不便。
GLQ2型和WGL-12型是國(guó)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(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)度根據(jù)暫態(tài)故障時(shí)間的長(zhǎng)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(kāi)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(guò)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(guò)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(shuō)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(shuō)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(kāi)/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(kāi)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)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(zhǎng)過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(kāi)關(guān)1,0 //數(shù)字量
2,開(kāi)關(guān)2,0 //數(shù)字量
3,開(kāi)關(guān)3,0 //數(shù)字量
4,開(kāi)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(kāi)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(cè)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。