Comtrade录波文件格式

第1页共34页电力系统暂态数据交换（COMTRADE）共用格式1范围本标准定义了用于含有从电力系统或电力系统模型得到的暂态波形和事件数据的文件格式。标准用于存储在物理媒体上的文件——比如数字式硬盘或软盘。它不是一个用于通过通信网络交换数据文件的标准。该格式是为了提供一个用于交换数据的易于解释的格式，而不是为了利用专用格式为了竞争优势所依赖的数据编码和压缩所提供的经济性。2定义2.1数据表示DataRepresentation数据作为一系列二进制的位存储在文件中。每个位可以是1或0。位被组织在一个个由8个位构成的字节中。当计算机读取一个文件的数据时，它把数据作为一系列的字节来读取。2.1.1二进制数据BinaryData一个字节中的8个位可以被组成256个不同的组合。因而，它们可以用于表示从0到255的数字。如果需要较大数字，可以使用几个字节来表示一个单个数字。比如，2个字节（16位）可以表示从0到65535的数字。当字节以这种方式被解释时，可得知它们为二进制数据。几个不同的格式被同时用于以二进制形式存储数字数据。2.1.2ASCII（美国国家信息交换标准代码）数据ASCII（AmericanNationalStandardCodeforInformationInterchange）Data它作为一个表示0到255的数字的替换物，可以用于表示255个不同的符号。美国国家信息交换标准代码（ASCII）是一个列出等于8个二进制位的127种组合的符号的标准。比如，字节01000001表示大写字母“A”，而01100001表示小写字母“a”。它可以用127个不同的组合来表示键盘上所有的键以及许多其它特殊符号。从8位格式得到的256个组合的剩余部分用于绘图和其它特殊应用字符。为了表示ASCII格式的一个数字，该数的每一位要求一个字节。2.2必需的/非必需的Critical/Non-Critical配置文件中的某些数据对再现整个数据不是绝对必要，而戌置文件中的某些变量对某一特殊应用也许无关。这样的数据可以被描述为非必需的（Non-Critical）并可以被省略。这样的非必需的数据的一个例子是记录装置通道名。但是，必须保留通常被这样的变量所占有的位置，以便保持文件的完整性。如果数据在标准的任何部分被描述为非必需的，共位置也许会留下空格，在上一个数据分隔符后有一个相应的数据分隔符，而其间没有插入符或空格。任何对再现整个数据为必需的数据被称为极需的（Critical）。如果缺少这样的数据，文件将不可用。2.3一次/二次比Primary/secondaryRatios用于测量和记录高压系统上的事件的装置不能直接接受电力系统上的高电压和高电流。这些装置被造得可以接受更易操作、较少危险、被称作二次量的输入。电压互感器和电流互感器被用于把电力系统上的电压和电流信号降为这些较低的值。由于选取了变换比，当电力系统在额定或标称一次值上运行时，二次值便处在标称二次值上。变比被规定于一次、二次，习惯上一次侧尽量接近电源。一次额定值可用于电力系统上的所有共用电压和负荷值。用于二次值的共用值在70V线对地的范围内，为1或5A。一份ANSI/IEEE标准[7]规定了这些互感器的特征和额定值。因此，对于一台联接于馈电线且额定为800：5的电流互感器，只有当一次负荷电流为第2页共34页800A时，二次电流才会达到5A的标称值。较低的负荷值会导致相应的较低的二次电流值。对于三相线路，电压互感器通常额定为相对相电压值，而不是相对地电压值。只有当一次系统相对相电压为345kV时，额定为345V：120V的电压互感器的输出才能达到相对相120V（相对地70V）。术语线对线可与相对相互换使用，类似地，线对地可代替相对地。2.4浮点计数法FloatingPointNotation实数可以用多种方式存储。具有有限范围的数字可以作为带有十进制小数点的数字链输入。对于较大或较小的数字，对链长的任何合理的限制将导致分辩力的丧失。在这些情况下，需要将数字存储于可以使用有意义的数字（尾数）和乘数（指数）格式表示法的格式中。空白表格程序和其它数字程序常常使用浮点记数法来表示这样的数字。COMTRADE允许对CFG文件的转换系数用浮点[4]记数法来表示实数。术语指数记数法或科学记数法有时用于这个形式，对此形式的解释则有差别。因为编制出的阅读COMTRADE文件的程序必须能够识别和解释以此形式所表示的数字，在此定义了一个单一的格式。对数字应以下列方式解释和显示：一个带符号的浮点值包括一个符号(+或-)，一个任意小数点位的一系列十进数字，一个包含字母“e”或“E”的任意指数区，随后是带任意符号(+或-)的整数指数。指数是一个以10为底的系数，这样，3E2意即3乘以100(10的2次方），或300。对正数和正指数的正确解释要求包括负号。对于正数或正指数，符号是任意的，如果舍去，也应假设其存在。其格式应写为：[±]dd[．]dddd[E[±]dddd]。其中：·方括号包括任选项；·d表示从0到9的任意数；·必须有至少一个数字出现在区中；·大写字母“E”代表底数为10的“指数”；·如果指数符号出现时，其后必须至少有一个数字。如果数字是正的，其间插入的“正/负”号可有可无，若有则必须是“+”或“-”，而不是“±”；·“E”后面的数字值必须是一个整数；·如果出现小数点，必须至少有一个数字在其左边或右边出现。例子：可接受的：1E2（=100），1.23E4（=12300），0.12345E-5=（0.0000012345），-1.2345E2（=-123.45）不可接受的：·123（在小数点前必须有一个数字）123E（在“E”后必须至少有一个数字）±0.123E±4（正/负号使数值不确定）0.123E4（“E”前面不允许有空格）2.5文件范畴CategoriesofFiles存储在数字装置和媒体上的文件由表示字母、数字、符号、标点和其它格式或符号的组合的字节所组成。与格式有关，一个字节，字节的一部分或多个字节，可以表示一个字母，数字或符号（比如A或3或+）。计算机系统所用的文件有三大类：可执行文件、文本文件和数据文件。文件的用途决定了其范畴。2.5.1可执行文件ExecutableFiles可执行文件包含一系列可由计算机处理的指令。计算机程序作为可执行文件（.EXE）被存储。COMTRADE不定义可执行文件。2.5.2文本文件TextFiles文本文件蕴含着人可读的数据。如果格式有严格规定，文件可以用来控制计算机程序。第3页共34页COMTRADE文本文件使用“美国字符信息交换标准”[8]（ASCII）所规定的字符表示法。它通常被字处理程序称作“ASCII格式”或“文本（.TXT）格式”。COMTRADE定义了一种供人阅读的自由形式的ASCII文本文件，头标文件。COMTRADE还定义了其格式受到严格控制的文件，可供人和计算机阅读，即配置和信息文件以及ASCII形式的数据文件。大多数处理机可以用两种或更多的格式存储文本文件。文本格式只包含实际键入的字符，包括标点和标准格式符号如“回车/换行”。其它格式包含专用于所用的特别的字处理机的特殊字符。文本格式应当用于COMTRADE记录中的文本文件，以消除字处理机的特殊字符或代码。用于阅读COMTRADE文件的程序只需处理大多数字处理程序可以阅读或打印的键入字符。如果字处理机中不存在将文件存入此格式的命令，有另一种方法可使用打印功能将文本打印入磁盘以产生文件。2.5.3数据文件DataFiles数据文件可以包括数字数据，文本数据，或两者。数据可以作为二进制或ASCII数据被存储。ASCII格式数据文件中的区使用由逗号或其它共用分隔符所分断的定义文本，这样可由人或机器阅读。大多数数字处理机不能以二进制形式格式化、读或写数据文件。但是，如果格式是已知的话，许多空格程序和数据处理程序可以阅读二进制数据文件。二进制数字必须经特殊软件处理以易于人阅读。COMTRADE定义了一个二进制文件，即数据文件的二进制形式。当需要存储大量的数据时，一般使用二进制数据，因为它占用较少的存储空间（比如，3个字节的二进制数据可以表示0到16，772，215的数字，而三个字节的ASCII数据只可表示从0到999的数字）。ASCII数字具有可由人和标准的计算机硬件和软件解释的优点。2.6文件的存取方法MethodsofAccessingdatainfilesE有两种不同的存取文本和数据文件的方法，随机存取和顺序存取。2.6.1随机存取文件RandomAccessFiles随机存取文件的数据可以按任意随机顺序被检索或存储。每个记录的存取时间与数据所在的位置无关。每个数据区有一个特定的地址，可以用来读或写。COMTRADE不使用随机存取文件。2.6.2顺序文件SeqnentialFiles顺序文件按顺序读或写两个数据区。单个数据区没有特定地址，其在文件中的位置与其它变量有关。文件中的准确的字节计数位置取决于以前变量的长度。COMTRADE使用顺序文件。2.7数据分隔符、定义符、区长、数据昀小和昀大值DataSeparators，delimiters，fieldlengths，dataminimumandmaximumvalues一个文件内或文件中数据的子集内的数据区必须与其它数据区分隔开，以便被取出供阅读或处理。例如，书写文本使用一个空格作为字分隔符。计算机文件使用各种各样的分隔符。在COMTRADE数据文件的二进制形式中，唯一的定义符是对每个数据变量的长度和位置的严格的定义，文件中字节的位置计数对确定每个数据记录的边界是必要的。由COMTRADE定义的ASCII文件使用逗号和“回车/换行”作为数据分隔符，它允许使用不同的区长，但意味着这些字符不能在任何数据记录中使用。2.7.1回车/换行定义符COMTRADE使用符号CR/LF来代表数据分隔符，以使一行或一组数据终结。该定义符是两个ASCII格式化符号的组合：CR=回车，将光标或插入点移回当前行的超始处。第4页共34页LF=换行，将光标或插入点移至当前行下新的一行。包括CR/LF的符号“”和“”用以将定义符同附近的文本隔开，不是定义的一部分。在目前大多数计算机编程或应用环境中，当回车或“ENTER”键被按下后，就会自动产生上述两个字符的组合。2.7.2逗号定义符CommaDelimiter逗号用以作为COMTRADE配置（.CFG）、信息（.INF）和ASCII格式数据（.DAT）文件的样本内的数据记录的定义符。2.7.3区长，数据昀大和昀小值FieldLengths，datamaximumandminimumvalues对COMTRADE标准中的许多字母或数字变量都规定了区长。规定这些界限是为了便于阅读包含许多变量的数据行。在整数变量中，区的昀大长度是比所需求的多一个字符，以保持那个区的昀大值。这个额外的字符空格用于带符号数字的前导负号，还允许使用简单的编程技术自动打印出该前导空格，即使用于不加符号的数字。以前版本的COMTRADE中的用于数据、时间印记和样本数字的6个字符和10个字符区长，为了以后的兼容性仍被保留。3COMTRADE文件每个COMTRADE记录有一组四个以下与其相关的文件（关于文件和数据存储的背景信息见第2部分）。四个文件的每一个承载着不同等级的信息。这四个文件是头标、配置、数据和信息。每一组中的所有文件必须有相同有文件名，其区别只在于说明文件类型的扩展。文件名的形式是XXXXXXXX.YYY。XXXXXXXX部分是用以标志记录的名称（比如FAULTI或TEST-2）。文件名的.YYY部分用以标志文件类型和作为扩展：.HDR用于头标文件，.CFG用于配置文件，.DAT用于数据文件，INF用于信息文件。文件名必须遵循IBM兼容DOS[9]的关于文件名的合法字符的惯例。（比如，句点和空格不得作为文件名的一部分）。文件名限制为8个字符，扩展限制为3个字符。3.1头标文件（XXXXXXXX.HDR）头标文件是由COMTRA