文 献 综 述
课题研究背景及意义
随着电力系统对于供电可靠性与安全性要求的提升，微机保护、安全自动装置和故障录波器在电力系统中已经得到了广泛应用，已成为对电网故障和保护的动作情况分析的数据来源，在系统运行中发挥着越来越重要的作用[1]。
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《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[2]。因此需要一种用于设备交换数据的通用格式，以便于利用各种设备进行自动分析、试验、计算和电力系统仿真,或在故障、扰动条件下进行保护方案的验证,COMTRADE标准格式在此条件下提出了[3]。
COMTRADE为微机保护、微机故障录波器及微机试验装置间数据交换提供了一个有效手段。将各种不同型号的故障录波器联网,建立统一的故障录波分析平台,不仅可以提高管理水平,而且可以利用故障线路的两侧录波数据,采用双端测距精确算出故障点位置,这样可以大大减少巡线工作量及故障恢复时间,同时利用统一的分析程序计算故障阻抗的运行轨迹,结合保护动作特性可以验证保护动作行为。特别是对于目前各省正在开展的电网故障信息管理系统,建立统一的故障分析平台更具有现实意义[4]。
- 电力系统数据交换格式的研究现状
在数据源和最终分析之间，分布着广泛的数据交换过程。如果没有统一的数据格式能够表示故障记录仪、保护继电器、电能质量计和类似设备收集的波形数据[5]，各个厂家的设备或者仿真程序使用各自定义的数据规范，会导致无法相互交换数据，大大增加工程师的工作量。为了解决这一问题，IEEE颁布了电能质量数据交换格式PQDIF(Power Quality Data Interchange Format)与电力系统暂态数据交换格式COMTRADE(Common Format for Trainsient Data Exchange)两大规范。
PQDIF与COMTRADE之间的区别和联系
COMTRADE和PQDIF的设计目的不同。对于电能质量监测系统，将采集大量的统计数据和事件录波数据[6]。在PQDIF标准中，一个观测记录是一个事件，如故障期间的电压、电流以及二进制状态变量的多通道记录。COMTRADE则使用一对CFG、DAT文件简便地记录了这样的数据，PQDIF可以在单个文件中表示多个这样的观测记录。所以对于的大量统计数据，主要采用PQDIF格式，而事件录波数据短时存储传输时使用COMTRADE格式更加方便快捷。一般来说，PQDIF是COMTRADE的一个重要超集，但是如果应用程序只需要简单的、单个事件、波形捕获信息，那么超集就会带来一些不必要的复杂性[7]。
它们各自表示的数据可以相互转换，COMTRADE与PQDIF之间的转换关键在于建立合理的文件映射方法。部分信息可通过映射直接得到，另外的信息则需要手动创建，并需要满足PQDIF文件的基本格式要求[8]。
基于COMTRADE的故障录波系统研究现状
COMTRADE 是 IEEE 标准电力系统暂态数据交换通用格式，通常由保护装置、故障录波、仿真装置在保护动作时录波生成，主要用于采集电力系统暂态波形和事故数据。不同厂商的微机故障录波屏和微机保护的录波数据格式以及内容尽管有细微差异，但是大都采用了COMTRADE格式进行保存。随着互联网技术、云计算技术和机器学习的不断发展，我国的电力系统信息化水平不断上升[9]。因此，基于COMTRADE标准的软件设计研究及其应用在电力系统中得到了快速发展。
在研究方面，陈泗贞等人提出了基于COMTRADE模型的电力系统多源故障数据融合分析方法，采用集对分析理论对多源故障数据进行相关性分析，进一步对可靠信息进行整合，随后采用COMTRADE文件格式对整合后的信息进行统一建模，并采用BF方法对各故障数据源信息进行时间对齐，有效解决了常规电网故障分析方法中数据来源单一和数据记录格式不统一和不标准的两个问题[10]。杨洋等人提出了基于 COMTRADE 格式在.NET 框架下运用 N－tier软件开发思想实现三层架构的故障录波软件设计,运用 C#编程语言，以及分层架构的程序思想和面向组件的程序设计技术实现了故障波形的再现及分析，使故障录波程序具有高内聚、低耦合、易于扩展等优点[11]。
在应用方面，谢坤等人提出了一种兼容 COMTRADE 格式用于间隔层故障诊断的新型智能终端[12]，结合过程层在智能变电站作为底层提供给间隔层以及站控层信息的特点，在智能变电站运行系统中能够有效地进行间隔层故障诊断。新型智能终端不但具有传统智能终端的功能，还兼容COMTRADE 格式文件，并能根据 COMTRADE格式文件同时发出 SV 及 GOOSE 报文。已经在浙江电网投入工程实用，可在线进行故障分析，大大提升了故障分析的规模以及可信度。
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