IEEE標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)1991暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式COMTRADE說課講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。IEEE標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)1991暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式COMTRADE-IEEE標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式COMTRADE(2008-03-1410: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220550kV電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則要求的錄波器動態(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。

2、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。GLQ2型錄波器數(shù)據(jù)文件長度固定，錄波時(shí)間為4.2s，采樣頻率為800Hz，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(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3360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10min，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1000Hz和200Hz。為了節(jié)約內(nèi)存，分A、B、C、D

3、、E5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0.1s。D時(shí)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(gè)值，記錄時(shí)間不小于1.9s。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10min。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

4、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。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

5、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

6、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(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式StdC37.111-1991或IEEEStdC37.111-1999版本中進(jìn)行了詮釋。（二）電力系統(tǒng)故障動態(tài)

7、記錄技術(shù)準(zhǔn)則電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)220kV500kV電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則（DL/T553-94），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，輸出的動態(tài)過程記錄數(shù)據(jù)應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn)格式與ANSI/IEEEStdC37.111-1991COMTRADE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0.04SB時(shí)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(shí)間0.1SC時(shí)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(shí)間1.0SD

8、時(shí)段：系統(tǒng)動態(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20SE時(shí)段：系統(tǒng)長過程的動態(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(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VC6.0編制，完成對數(shù)據(jù)處理

9、、波形顯示、自動分析、與遠(yuǎn)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(shí)段根據(jù)電力系統(tǒng)故障動態(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(DIR00CFG)和數(shù)據(jù)文件(DIR00DAT)，并同

10、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(DIR00CFG)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(gè)模擬通道，4個(gè)數(shù)字通道1,1Ia,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(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*

11、fMin+fCoefBfmax=fCoefA*fMax+fCoefB)2,1Ib,B,mx1,A,8.46830338,0.00000000,0,-2048,20473,1Ic,C,mx1,A,8.46830338,0.00000000,0,-2048,20474,1IN,N,mx1,A,8.46830338,0.00000000,0,-2048,20475,mx1Ua,A,kV,0.15540126,0.00000000,0,-2048,20476,mx1Ub,B,kV,0.15540126,0.00000000,0,-2048,20477,mx1Uc,C,kV,0.15540126,0.0

12、0000000,0,-2048,20478,mx1UN,N,kV,0.15540126,0.00000000,0,-2048,20471,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50Hz2/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)

13、制（2）、數(shù)據(jù)文件(DIR00DAT)1,0,46,-54,10,0,1204,-734,-442,60,0,1,0,1/注釋（依次為：序號，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；如對于46表示的實(shí)際值y為：y=fCoefA（即8.46830338）*X（即46）+fCoefB（即0.00000000）對于54表示的實(shí)際值y為：y=fCoefA（即8.46830338）*X（即54）+fCoefB（即0.00000000）對于10表示的實(shí)際值y為：y=fCoefA（即8.4683

14、0338）*X（即10）+fCoefB（即0.00000000）對于0表示的實(shí)際值y為：y=fCoefA（即0.15540126）*X（即0）+fCoefB（即0.00000000）對于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,-504,60,0,1,0,13,400,50,-52,4,-2,1206,-616,-554,58,0,1,0,14,600,52,-50,-2,0,1192,-542,-614,56,0,1,0,15,800,54,-48,-

15、4,0,1190,-464,-692,56,0,1,0,16,1000,56,-46,-8,0,1200,-390,-774,56,0,1,0,17,1200,56,-44,-12,0,1198,-324,-832,52,0,1,0,18,1400,56,-40,-16,2,1174,-264,-866,50,0,1,0,19,1600,58,-38,-18,0,1136,-198,-896,42,0,1,0,110,1800,60,-34,-22,2,1096,-122,-946,28,0,1,0,16291,1258000,26,-60,34,0,956,-1060,68,-16,0,0,

16、0,16292,1258200,30,-62,30,-2,1016,-1036,-2,2,0,0,0,16293,1258400,34,-60,26,0,1056,-1002,-62,16,0,0,0,16294,1258600,38,-60,22,0,1070,-952,-120,24,0,0,0,16295,1258800,40,-60,18,0,1086,-892,-190,36,0,0,0,16296,1259000,44,-60,16,0,1118,-836,-274,46,0,0,0,16297,1259200,46,-58,10,0,1162,-794,-348,50,0,0,0

17、,16298,1259400,50,-58,8,0,1188,-754,-410,52,0,0,0,16299,1259600,52,-56,4,0,1194,-706,-458,50,0,0,0,16300,1259800,54,-54,0,0,1180,-634,-518,48,0,0,0,16490,20239800,58,58,58,0,1196,1173,1181,8,0,0,0,16491,20339800,58,58,58,0,1196,1172,1181,8,0,0,0,16492,20439800,57,58,58,0,1194,1173,1183,8,0,0,0,16493

18、,20539800,58,58,58,0,1192,1174,1183,8,0,0,0,16494,20639800,58,58,59,0,1191,1175,1183,8,0,0,0,16495,20739800,58,58,59,0,190,1176,1183,8,0,0,0,16496,20839800,58,58,59,0,1189,1178,1182,8,0,0,0,16497,20939800,59,59,59,0,1189,1179,1181,8,0,0,0,16498,21039800,58,58,58,0,1188,1181,1180,8,0,0,0,16499,211398

19、00,59,58,58,0,1188,1182,1179,8,0,0,0,16500,21239800,59,58,59,0,1189,1183,1178,9,0,0,0,1（四）故障數(shù)據(jù)的再現(xiàn)將上述文件DIR00CFG和DIR00DAT存放在繼電保護(hù)測試裝置上，啟動該裝置，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)回放，裝載DIR00CFG文件，顯示波形，波形顯示正常。functionread_comtrade%ComtradeReaderfunction%ThisfileisdesignedtodecodethedatastoredinCOMTRADEformat,%asdefinedinIEEEC37.111-199

20、9.Thisinvolvestheopeningoftwofiles,%onecontainingtheconfiguration(.cfg)informationandtheother%thedata(.dat).%COMTRADEprovidesacommonformatforthedatafilesandexchangemedium%neededfortheinterchangeofvarioustypesoffault,test,orsimulation%data.%openthecomtradefiles&extractthedata%read_comtrade(filename)%

21、Importsdatafromthespecifiedfile%filename:filestoread.cfgand.dat%Auto-generatedbyMATLABon12-Jul-200713:45:45%Usetheuigetfilefunctiontoloadthe.cfgfile,whichisthenusedto%loadtheassociated.datfile%First,getthe.cfgfileinformationCfgFileName,Path=uigetfile(*.cfg);PathAndCfgName=PathCfgFileName;%Derivethe.

22、datfilestringDatFileName=strcat(sscanf(CfgFileName,%1s,length(CfgFileName)-4),.dat);PathAndDatName=PathDatFileName;%Storethefilename(minusextension)andpathintheworkspaceassignin(base,Path,Path);assignin(base,FileName,sscanf(CfgFileName,%1s,length(CfgFileName)-4);%Nowopenthe.cfgand.datfilescfg_id=fop

23、en(PathAndCfgName);%Scanthetextintolocalcellscfganddat.cfg=textscan(cfg_id,%s,delimiter,n);%closeallopenfiles,asweredonewiththemnow.fclose(cfg_id);%starttodecodethedatacfg_len=length(cfg1,1);cfg_string=cell(size(cfg);fori=1:cfg_lentemp_string=char(cfg1,1i);cfg_stringi=strread(temp_string,%s,delimite

24、r,);end%ComtradeFileIdentifierTitle=char(cfg_string1,1(1);%ComtradeVersioniflength(cfg_string1,1)3%#okVersion=1999;elseVersion=char(cfg_string1,1(3);end%Channelinformation:total,analoguesanddigitalsNo_Ch=strread(char(cfg_string1,2(1);Ana_Ch=strread(char(cfg_string1,2(2);Dig_Ch=strread(char(cfg_strin

25、g1,2(3);%Nominalfrequencyfrequency=strread(char(cfg_string1,3+No_Ch(1);rates=strread(char(cfg_string1,4+No_Ch(1);No_Ch=No_Ch+rates-1;%Samplingratesamp_rate=strread(char(cfg_string1,5+No_Ch(1);%Datalength,i.e.noofsamplesdat_len=strread(char(cfg_string1,5+No_Ch(2);%Recordstartedstart_date=char(cfg_string1,6+No_Ch(1);start_time=char(cfg_string1,6+No_Ch(2);%Recordendedend_date=char(cfg_string1,7+No_