COMTRADE (کامترید) چیست و چگونه خوانده می‌شود؟

دسته‌بندی: حفاظت

آرش صمدی

ایجاد: چهارشنبه 31 مرداد 1403 23:54

بروزرسانی: پنج‌شنبه 08 شهریور 1403 15:55

سیستم‌های قدرت همواره در معرض خطاها و گذراهای گوناگونی بوده و مهندسین نیاز دارند تا درصورت وقوع این قسم از رویدادها، تحلیلی صحیح از آنچه رخ داده و عکس العمل سیستم قدرت (و اجزای آن نظیر حفاظت و ...) داشته باشند. تحلیل هر رویداد نیازمند وجود داده‌های مکفی از آن بوده و فایل‌های COMTRADE چنین داده‌هایی را در فرمتی استاندارد شامل می‌شوند. در این مقاله نگاهی کوتاه و اجمالی به COMTRADE خواهیم داشت و ساختار آن را بررسی می‌کنیم.

COMTRADE یا Common Format for Transient Data Exchange یک فرمت استاندارد برای ذخیره و تبادل داده‌های ثبت شده توسط تجهیزات حفاظتی/نظارتی شبکه است. این فرمت منطبق بر استاندارد IEEE C37.111 بوده و در طول سالیان تحت ویرایش‌های متعددی قرارگرفته، هرچند که ساختار و شاکله کلی آن همچنان حفظ شده است. از این فرمت برای تبادل اطلاعات ثبت شده مربوط به رویدادهایی نظیر گذراها، اختلالات و خطاهای سیستم‌های قدرت استفاده می‌شود. 

فرمت COMTRADE توسط کمیته PSRC (Power System Relaying and Controls Committee) و تحت IEEE C37.111 استاندارد گردید. مشخصات این فرمت استاندارد شده برای اولین بار در سال 1991 منتشر گردید. ورژن مربوط به سال 1991 از C37.111 فرمتی مشخص برای فایل‌های COMTRADE تعریف می‌کند که خود شامل اکستنشن‌هایی نظیر file.CFG، file.DAT و file.HDR می‌شود.

فایل CFG اطلاعاتی در رابطه با پست محل نصب تجهیز، ساختار کلی داده‌های تحت اندازه‌گیری و اطلاعاتی از نمونه‌برداری دارد. این فایل به صورت متنی و در فرمت ASCII نوشته می‌شود.

فایل DAT شامل داده‌های اندازه‌گیری شده است. در این فایل داده‌ها به ترتیب شماره‌گذاری شده و زمان هر یک ثبت شده و در ادامه داده‌های مربوط به هر یک از کانال‌های تحت اندازه‌گیری درج گردیده است. این که هر ستون از داده‌های ثبت شده در فایل DAT مربوط به چه پارامتر و کانالی است، از فایل CFG قابل دریافت است.

فایل HDR نیز فایل header است. این فایل عملا یک فایل متنی بوده و به منظور قرائت توسط کاربر ساخته می‌شود. این اطلاعات شامل اطلاعات تکمیلی از رویداد/خطا/گذرا و داده‌های ثبت شده بوده و شامل توضیحاتی است که خواننده را در جریان واقعه بگذارد. این توضیحات میتواند شامل وضعیت شبکه قدرت پیش از خطا، نام پست، تعیین تجهیزات درگیر رویداد/گذرا/خطا و ... باشد. در نسخه اولیه این استاندارد تنها وجود دو فایل DAT و CFG اجباری بودند. نمونه ای از این دو فایل در شکل های 1 و 2 ارائه گردیده اند.

شکل 1- ساختار یک CFG فایل [IEEE C37.111 2013]

شکل 2- ساختار یک DAT فایل [IEEE C37.111 2013]

هرچند در نسخه های اخیر تغییراتی در استاندارد اعمال شده (نظیر اضافه شدن فایل با فرمت file.INF، اضافه شدن یک فرمت یک فایله با نام file.CFF، تغییراتی در نحوه تعریف CFG و ...) اما در این مقاله به همان دو فایل اصلی اشاره شده در نسخه 1991 (CFG و DAT) خواهیم پرداخت و باقی را (در صورت باقی بودن عمر) به مقالات آتی ارجاع خواهیم داد. 

ساختار فایل CFG

همانطور که در شکل 1 مشخص است، فایل CFG ساختاری خط به خط دارد و هر خط از آن بیانگر یک مشخصه به خصوص است. در ادامه توضیحات مربوط به هر خط ارائه گردیده و توصیه میشود با مطالعه توضیح هر خط حتما نیم نگاهی هم به شکل 1 داشته باشید.

خط اول از این فایل شامل نام ایستگاه/پست، id آن و ویرایشی از استاندارد C37.111 است که اطلاعات بر آن مبتنی هستند. 

خط دوم از شکل 1 تعداد و نوع کانالها را مشخص میکند. برای نمونه 12,6A,6D، مشخص میکند که در مجموع 12 کانال تحت اندازه گیری بوده که از آن 6 کانال آنالوگ (A) و 6 کانال از نوع اعلام وضعیت 0 و 1 (D) است. 

خط سوم به بعد به شرح هر یک از کانالهایی میپردازد که در خط دوم بدان اشاره شده است.

فرمت اعلام مشخصات مربوط به یک کانال آنالوگ به همراه یک نمونه مثال:

An: شماره کانال آنالوگ، به تعداد کانالهای آنالوگ اعلام شده در خط دوم میبایست مشخصات کانال داشته باشیم. 

ch_id: نام کانال

ph: مشخص کننده فاز

ccbm: تجهیزی از شبکه که تحت پایش است

uu: واحد کانال (برای نمونه kV، V، kA و ...)

a: ضریب کانال، عددی حقیقی

b: آفست کانال، عددی حقیقی. اطلاعات ثبت شده از کانال در فایل DAT (متغیر x) پس از قرارگیری در رابطه ax+b تبدیل به مقداری با واحد ذکر شده در uu می‌گردد.

skew: پارامتر time skew کانال (توضیح در ضمیمه)

min و max: حداکثر و حداقل داده کانال

primary: فاکتور اول از نسبت تبدیل اولیه ترانسفورماتور ولتاژ یا جریان.

secondary: فاکتور دوم از نسبت تبدیل اولیه ترانسفورماتور ولتاژ یا جریان

PS: داده ثبت شده مربوط به کانال آیا متناظر با سمت اولیه ترانس است یا سمت ثانویه.

- نکته: بسته به ویرایش استاندارد ممکن است برخی از ستون‌ها در اطلاعات موجود نباشند. برای نمونه ستون هایی که بعد از min و max آورده شده اند در نسخه 1991 آورده نشده اند.

فرمت اعلام مشخصات مربوط به یک کانال وضعیت:

Dn معرف شماره کانال وضعیت و y معرف وضعیت عادی آن است. باقی ستون‌ها شبیه به کانال دیجیتال هستند.

پس از پایان ذکر مشخصه کانالها، نوبت به بیان فرکانس شبکه می‌شود. خط 15 از شکل 1، به فرکانس 60 هرتزی شبکه اشاره دارد. 

خط 16 از شکل 1، تعداد نرخ های نمونه برداری را مشخص کرده و خط 17 دارای دو عدد است. عدد اول نرخ نمونه برداری را بر حسب هرتز مشخص نمونه (در اینجا 6000) و عدد دوم (در اینجا 885) شماره آخرین نمونه را بیان میکند. 

خطوط بعدی (18، 19 و 20) نیز به ترتیب شامل اطلاعات مربوط به زمان/تاریخ و فرمت فایل هستند. 

خط 21: ضریبی برای امکان ثبت طولانی مدت داده، از ضرب این ضریب در برچسب زمانی داده، مدت زمان گذشته از اولین داده مشخص میشود. 

خط 22: اطلاعات مربوط به ناحیه زمانی

خط 23: Time Quality داده ها

نکته: خطوط 21 الی 23 در نسخه های قدیمی استاندارد نظیر 1991 نبودند. برای اجتناب از طولانی شدن بیش از اندازه مقاله از ذکر توضیحات کامل مربوط به هر یک چشم پوشی شد. برای اطلاعات بیشتر به جدیدترین نسخه از C37.111 ارجاع گردد.

ساختار فایل DAT

فایل DAT شامل خطوط زیادی از اطلاعات است که در هر خط فرمتی نظیر نمونه زیر قابل رویت است: 

n, timestamp, A1, A2, ..., Ak, D1, D2, ... , Dm

داده اول در هر سطر مربوط به شماره نمونه (n) و داده دوم برچسب زمانی (timestamp) است. اگر تعداد کانالهای آنالوگ k عدد و تعداد داده های وضعیت m عدد باشند، k داده بعدی هر کدام شامل داده مربوط به هر کانال آنالوگ و m داده بعد از آن شامل اطلاعات مربوط به کانال های وضعیت است. نمونه ای از فایل DAT در شکل 2 ارائه گردیده است. توجه فرمایید که داده های آنالوگ پس از جایگیری در رابطه ax+b که در بالا بدان اشاره شد، تبدیل به مقداری بامعنا با واحد uu ذکر شده در مشخصه کانال میشود.

پنجره‌ای به گذشته فناوری اطلاعات!

امروزه وقتی صحبت از حافظه ذخیره‌سازی رایانه‌های شخصی می‌شود، ذهن‌ها به سمت حافظه‌های چندین ترابایتی می‌رود. بخش جالبی در ویرایش مربوط به سال 1991 استاندارد IEEE C37.111 وجود دارد که به مخاطب توصیه میکند برای تبادل داده ها از چه حافظه‌ای استفاده شود. این متن عینا از استاندارد ترجمه میشود:
امروزه پراستفاده ترین نوع از کامپیوترها، کامپیوترهای شخصی مجهز به برای دیسکت درایو (diskette drive) هستند. دیسکت‌های double sided، با چگالی دو برابر، 5 1/4 می‌توانند تقریبا 360 کیلوبایت متن و داده ذخیره نمایند. میکروفلاپیهای 3 1/2 نیز قادر به ذخیره سازی حدود 720 کیلوبایت هستند. هرچند که کاربران دیسکتهای 5 1/4 با ظرفیت 1.2 مگابایت و نیز میکروفلاپیهای 3 1/2 با ظرفیت 1.44 در حال افزایش است. هم دیسکت های 5 1/4 و هم میکروفلاپیهای 3 1/2 اینچ برای تبادل اطلاعات COMTRADE گزینه های مناسبی به شمار میروند. چرا که این دیسکت ها میتوانند به سادگی در پاکت جا شده و از یک مکان به دیگری پست شوند.

"ارسال از طریق نامه و پست" و نیز "ظرفیت ذکر شده برای دیسکتها" هر کدام به خودی خود پیشرفت شگرف در حافظه ذخیره سازی و شیوه ارسال اطلاعات را به خوبی نمایش می‌دهند! 

ضمیمه

اطلاعات تکمیلی در رابطه با skew از زبان استاندارد:

ثبت نظر:



وبسایت Vδ

وی‌دلتا، مجموعه‌ای از مقالات، آموزش‌ها و مباحث حوزه برق و برنامه‌نویسی. برای اطلاع از انتشار مقالات حتما در کانال تلگرام ما عضو شوید.

آدرس کانال تلگرام

Channel ID: @vdelta_ir

آخرین مطالب

درباره نویسنده

آرش صمدی

دانشجوی دکتری مهندسی برق قدرت و علاقه‌مند به مباحث حوزه برنامه‌نویسی کاربردی در صنعت برق. زمینه‌های تخصصی: حفاظت سیستم‌های قدرت، ارتینگ و توسعه نرم‌افزارهای حوزه مهندسی برق

سایر مقالات درباره نویسنده