IEEE标准电力系统暂态数据交换通用格式COMTRADE

国内主要录波器数据的记录格式及IEEE的COMTRADE数据格式

一、  国内主要录波器数据的记录格式

目前国内生产故障录波器的厂家多达20余家，而各种型号的录波器既没有统一的故障记录格式也不能完全满足电力部颁《220～550 kV电力系统故障动态记录技术准则》要求的录波器动态记录过程标准。数据记录格式的不统一和不标准给事故后的故障分析和故障过程模拟再现带来了极大的不便。

GLQ2型和WGL-12型是国内采用最多的两种微机故障录波器型号。

GLQ2型录波器数据文件长度固定，录波时间为4.2 s，采样频率为800 Hz，可同时记录16个模拟通道和16个数字通道。数据文件的前32个字节用于记录录波时间、启动方式、启动通道、装置配置信息、录波顺序号、通道电抗值等信息。从数据文件的第33个字节开始存放各个通道的采样值，每个通道的采样点为3 360个。

WGL-12型录波器数据文件长度根据暂态故障时间的长短不同而有所不同，其最大录波时间为10 min，最多可记录48路模拟通道和72路数字通道。采样频率依据系统是否已进入稳态而分为1 000 Hz和200 Hz。为了节约内存，分A、B、C、D、E 5个时间段进行数据记录：

A时段：系统大扰动开始前的状态数据，直接记录每周20点的采样值，记录时间小于0.04s。

B时段：系统大扰动后初期的状态数据，直接记录每周20点的采样值，记录时间不小于0.1s。

C时段：系统大扰动后的中期状态数据，每周记录4个值，记录时间不小于0.1 s。

D时段：系统动态过程状态数据，每5周记录第1周的4个值，记录时间不小于1.9 s。

E时段：系统稳态过程状态数据，每50周记录第1周的4个值，记录时间不小于10 min。

二、              IEEE的COMTRADE数据格式

（一）COMTRADE文件格式

COMTRADE是IEEE标准电力系统暂态数据交换通用格式。标准为电力系统或电力系统模型采集到的暂态波形和事故数据的文件定义了一种格式。该格式意欲提供一种易于说明的数据交换通用格式。IEEE于1991年提出，并于1999进行了修订和完善。每个COMTRADE记录都有一组最多4个与其相关的文件，4个文件中的每一个都具有一个不同的信息等级。4个文件如下：

a）     标题文件

b）     配置文件

c）     数据文件

d）     信息文件

（1）、标题文件（xxxxxxxx.HDR）

标题文件是由COMTRADE数据的原创者建立的一种可选的ASCII文本文件，标题文件的创建者可以以任何需要的顺序创建任何信息。标题文件的格式为ASCII。

（2）、 配置文件（xxxxxxxx.CFG）

配置文件为一种ASCII文本文件，用于正确地说明数据（.DAT）文件的格式，因此必须以一种具体的格式保存。该文件诠释了数据（.DAT）文件所包含信息，其中包括诸如采样速率、通道数量、频率、通道信息等项。

配置文件第一行中的一个字段识别文件所依照的 COMTRADE标准版本的年份（例如1991、1999等）。如果该字段不存在或是空的，则假设文件则遵照标准的最初发行日期（1991）。配置文件还包含识别伴随的数据文件是以ASCII格式还是以二进制格式存储的字段。 配置文件有下列信息：
（a）站名，记录装置的特征，COMTRADE 标准的修改年份
（b）通道的数量和类型
（c）通道名称、单位和转换系数
（d）线路频率
（e）采样速率和每一速率下的采样数量
（f）第一数据点的日期和时间
（g）触发点和日期和时间
（h）数据文件类型
（i）时间标记倍乘系数


 (3 ）、数据文件（xxxxxxxx.DAT）

数据文件包含记录中每个采样所有输入通道的值。数据文件包含一个顺序号和每次采样的时间标志。这些采样值除记录模拟输入的数据之外，也记录状态，即表示开/关信号的输入。

（4）、 信息文件（xxxxxxxx.INF）

信息文件是一种文件创建者希望使之对用户有用的信息之外的特别信息。信息文件是可选文件。

COMTRADE定义的所有文件，都在IEEE 标准电力系统暂态数据交换通用格式Std C37.111-1991或IEEE Std C37.111-1999版本中进行了诠释。

（二） 电力系统故障动态记录技术准则

电力行业标准《220kV~500kV电力系统故障动态记录技术准则》（DL/T 553-94），是故障录波装置研制和开发中必须依据的标准。标准在3.6.5条中规定了，输出的动态过程记录数据应符合的标准格式与ANSI/IEEE Std C37.111-1991 COMTRADE兼容。同时，标准规定了电力系统发生故障的整个过程中，模拟量采集方式的数据记录按时段顺序进行，如附图所示。

A时段：系统在扰动开始前的状态数据，直接输出原始采集波形，记录时间≥0.04S

B时段：系统大扰动初期的状态数据，直接输出原始采集波形，记录时间≥0.1S

C时段：系统大扰动后的中期状态数据，可输出连续工频有效值，记录时间≥1.0S

D时段：系统动态过程数据，每0.1S输出一个工频有效值，记录时间≥20S

E时段：系统长过程的动态数据,每0.1S输出一个工频有效值,记录时间≥10min

这里，技术标准的数据记录有两个主要特点，一是分段记录，二是记录的数据不仅可以有按某一采样率的采样数据，而且可按一定间隔记录有效值以代替采样值。

（三） 微机故障录波装置和COMTRADE文件

微机故障录波装置，基本配置分为一台采集站和一台分析站，采集站和分析站之间通过高速以太网连接。采集站负责采集、记录故障数据；采集站采集的原始数据或记录的原始故障数据，除了存入采集站的硬盘保存外，还将通过网络把数据上传到分析站。分析站程序采用VC 6.0编制，完成对数据处理、波形显示、自动分析、与远方通信功能。数据处理中，自动生成符合COMTRADE格式的文件。装置接收故障采样数据后，直接将数据处理成COMTRADE数据格式的文件。故障录波装置模拟量采样频率为5000次/秒，采样时段根据电力系统故障动态记录技术准则，做了相应调整，将C时段调整为直接输出原始采集波形，记录时间≥1.0S，这样ABC时段采样频率为5000次/秒，存实时的模拟数据；而DE时段采样频率为10次/秒，用存最大值数据来代替有效值，这样便于产生包络线波形。我们省略了标题文件和信息文件，并且根据不同的批次和故障次数，定义文件名，生成的配置文件( DIR00．CFG )和数据文件( DIR00．DAT )，并同时存放于同一批次文件夹DIR00内。文件示例如下列所示。

（1）、配置文件( DIR00．CFG )

城东变电所,03 //变电站名称 录波器编号

12, 8A, 4D  //12格通道，8个模拟通道，4个数字通道

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

////注释
(模拟量依次为:通道编号,通道名称，通道相，XX，单位，fCoefA[变换因子A]，fCoefB[变换因子B]，fTime[时间偏移]，fMin~[此模拟量采样记录数据最小值], fMax~[此模拟量采样记录数据最大值])

(其中：实际值y与采样记录数据X的关系：y = fCoefA * X + fCoefB, 所以实际的最值：
         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,开关1,0       //数字量

2,开关2,0       //数字量

3,开关3,0       //数字量

4,开关4,1       //数字量

50                 //电流电压的频率为50Hz

2                   //有两个采样频率

5000, 6300        //第一个采样频率: 在采样率为5000Hz下采了6300个点

10, 200           //第二个采样频率: 在采样率为10Hz下采了200个点  

03/07/03,14:46:48.850000  //采样开始时间

03/07/03,14:46:49.010000 //采样结束时间

ASCII                //文件记录格式为ASCII, 还有一种是BINARY及二进制

（2）、 数据文件( DIR00．DAT )

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

////注释
   （依次为：序号，采样时间，模拟采样记录值[按cfg文件的顺序]，数字采样记录值[按cfg文件的顺序]）

   （其中模拟量实际值算法：y = fCoefA * X + fCoefB, 同最值计算方法；
如
   对于46表示的实际值y为：y = fCoefA（即8.46830338） * X（即46） + fCoefB（即0.00000000）
   对于－54表示的实际值y为：y = fCoefA（即8.46830338） * X（即－54） + fCoefB（即0.00000000）
   对于10表示的实际值y为：y = fCoefA（即8.46830338） * X（即10） + fCoefB（即0.00000000）
   对于0表示的实际值y为：y = fCoefA（即0.15540126） * X（即0） + fCoefB（即0.00000000）
   对于1024表示的实际值y为：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）故障数据的再现

将上述文件DIR00．CFG和DIR00．DAT存放在继电保护测试装置上，启动该装置，进入标准数据回放，装载DIR00．CFG文件，显示波形，波形显示正常。