摘要：提出并研制了一种新型电力系统暂态故障模拟再现系统。该系统通过将系统发生故障时故障录波器录下的数据转换为符合IEEE的COMTRADE格式文件，经数据处理软件进行分析后由电脑并口送入多功能继电保护测试仪，最终由测试仪还原成故障时的ＰＴ、ＣＴ二次侧电压、电流信号。该系统对继电保护装置参数整定、事故原因查找及分析等有辅助作用。

关键词：数据交换；暂态故障；继电保护；COMTRADE格式；电力系统

电力系统事故具有突发性强、维持时间短、复杂程度高、破坏力大的特点，因而使得事后对事故原因分析、查找变得尤为困难，电力系统故障录波器装置虽然可以正确地记录下电网事故、电网异常和继电保护的动作行为，但却只能对记录下的数据进行静态的分析研究，不能通过试验手段直观、准确地再现故障当时的真实情况。

鉴于目前华北地区电网已普遍采用微机故障录波器，并已实现了录波器联网运行，具备了故障数据资源共享的条件，结合美国OMICRON（CMC56）多功能继电保护测试仪可模拟PT、CT二次侧电压、电流波形的特点，笔者开发出一种电力系统暂态故障模拟再现系统。该系统由1个数据处理软件包（包含GLQ2型、WGL-12型微机故障录波器数据向COMTRADE标准文件转换程序和COMTRADE标准文件分析处理程序）、1台笔记本电脑（便于到设备现场操作）和1台带功放的CMC56多功能继电保护测试仪（用于故障还原再现）组成。

1 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。

2 IEEE的COMTRADE数据格式

电力系统暂态数据通用格式标准（Common Format for Transient Data Exchange,简称COMTRADE）是由美国电气工程协会于1991年提出的，主要是为了解决各种数字故障录波装置和数字保护以及微机测试装置中的数据交换问题。

COMTRADE标准要求一个完整的记录需要包含3个文件：引导文件（Header File）、组态文件（Configuration File）和数据文件(Data File)。引导文件和组态文件要求以ASCII码存放，数据文件可以选择二进制或ASCII码存放。

a. 引导文件（*.HDR）主要记录暂态发生时周围环境的信息，允许以自由格式输入各种信息，它可由文字处理软件编辑而成。

引导文件一般应包含以下内容：故障前电力系统的描述，变电站名称，线路、变压器的电抗、电容参数或发生暂态过程的断路器，故障线路的长度，正序和零序的电阻和电感、电容，平行线间的相互藕合情况，并联电抗和串联电容的位置及标称值，记录数据的系统参数，数据来源，数据记录格式等。

b. 组态文件（*.CFG）为计算机程序读出和表达数据文件的数值提供必要的信息。它的文件格式是固定不变的，这样有利于编制统一的计算机程序。

组态文件中包含的信息有：变电站名称和标识名，通道类型和通道号，通道的名称、数据单位、转换因子，线路频率，不同采样频率数，采样频率及在该采样频率下的采样点数，第1个记录数据的日期及时间，记录触发点的日期及时间，数据文件类型。

c. 数据文件（*.DAT）中存放的是暂态数据的实际数据，它的格式必须与组态文件中所描述的格式完全一致。若文件类型为二进制，则每个数据用2个字节存储；文件类型是ASCII码时，每个数据用６位数字表示。

3 录波器数据转化COMTRADE格式软件

针对2种不同录波器数据文件的特点，笔者编制了2个不同的程序来分别实现将GLQ2型和WGL-12型故障录波器数据文件向COMTRADE格式的转化。

GLQ2型录波器数据文件由于采用单一采样频率，向COMTRADE格式转化较为容易。首先从数据文件中读取前32个字节的内容，根据每个字节所代表的信息即可生成COMTRADE引导文件和组态文件。然后依此读取录波器数据文件中记录的采样值，将其按照COMTRADE格式存成文件后，即可生成COMTRADE数据文件格式。图1为GLQ2型录波器数据文件转化程序界面。

该软件的操作步骤如下：点中菜单栏中的“文件”选项，从弹出的对话框中可以输入需要转化的GLQ2型录波器数据文件名，转化后的COMTRADE文件名，变电站名称及录波器代号。菜单“通道设置”项可以对各通道的名称、单位、相别进行设置。菜单“操作帮助”项用于显示使用说明。全部设置完成后，即可点中“数据转换”菜单，按“确认”按钮完成数据转换。WGL-12型录波器数据文件向COMTRADE格式转换的思路同GLQ2型基本相同，但因WGL-12型录波器数据文件中仅存有采样值，且为多频率采样，因而在生成的组态文件中应予以特别说明