[发明专利]一种故障录波数据压缩方法

说明书

本发明公开了一种故障录波数据的压缩方法。该方法为：对录波数据采用二阶差分算法压缩；对产生的差分值使用改进的二进制编码，有效地减少了二进制的冗余位。该方法缩小了数据规模，提高了压缩效率，有利于录波数据的存储和传输。

技术领域

本发明涉及一种故障录波数据压缩的改进方法，主要用于电力系统故障录波装置中故障录波文件数据的存储和传输。

背景技术

现今我国电力系统中有大批故障录波装置投入使用，它要记录故障前到系统恢复正常运行全过程的系统模拟量和状态量，记录时间从几秒到几十分钟不等。若采用IEEE的COMTRADE二进制记录格式，录波数据文件可达几百KB到几千KB。以现有调度通信条件将上述收集的各种信息按要求及时送往调度中心是相当缓慢并且没有通讯保证的，同时由于录波器硬件装置的存储容量和传输速度限制，导致快速地进行海量存储和传输。在这种情况下，最有效的解决方法就是对录波数据在存储和传输前进行压缩。

目前采用的周期差分压缩算法（属于一阶差分）对于电力系统故障或扰动时产生的相邻周期幅值变化比较大的波形数据进行压缩，其效果并不理想。另外，录波数据的压缩过程中，对于使用二进制描述的差分值，由于不论绝对值大小，都用相同位数的二进制数表示（16位），这样就使绝对值小的差分值占用一些不表示任何信息的二进制位，从而产生冗余。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种故障录波数据压缩的改进方法，包括故障录波数据压缩的改进算法和差分值的改进二进制编码。

故障录波数据的改进压缩算法为：

录波数据为数字量，对其采用二阶差分法；设录波序列中第n个录波值为X(n)，则二阶差分值为Z(n)=X(n+2)-2*X(n+1)+X(n)。

录波数据经过二阶差分后，对差分值使用改进的二进制编码，具体如下表所示：

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本发明的优点是：录波数据采用二阶差分算法压缩，可以有效地缩小数据规模。录波数据在经过二阶差分后，使用改进的二进制编码，消除数据冗余，尽可能实现数据高压缩率，同时由于该算法可以保证使用压缩后的数据进行数据文件还原时，重建后的数据与原始数据完全相同，即为无损压缩，从而保证了数据的完整性。该算法结构简单，对于使用单片机的故障录波装置，可以有效提高其实时性和鲁棒性。

具体实施方式

下面对本发明进行进一步说明。

本发明提出的故障录波数据压缩的改进方法，包括故障录波数据压缩的改进算法和差分值的改进二进制编码。

其中，故障录波数据的改进压缩算法是基于差分编码原理的算法。

差分编码原理是一种基于量化技术及线性增量编码的压缩算法，这种算法通过消除数据之间的相关性来减少数据冗余，从而达到数据压缩的目的。考虑到录波数据是周期正弦信号的线性迭加，其相邻周期相同的两个采样点数据之间存在较强的相关性，因此采用该算法。

该算法是：设录波序列中第n个录波数字量为X(n)，对其采用二阶差分法，则二阶差分值为Z(n)=X(n+2)-2*X(n+1)+X(n)。在存储和传输录波数据时，只需要提取采样序列的差分值和少量作为基准的采样值，从而减少数据量；同时，在电力系统故障或扰动情况下录波数据相邻周期幅值变化较大，该算法可减小差分值。

录波数据经过二阶差分后，对差分值使用改进的二进制编码，具体如下表所示：

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