CN103941116A - 故障录波指示器的数据压缩方法 - Google Patents

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CN103941116A CN201410089417.XA CN201410089417A CN103941116A CN 103941116 A CN103941116 A CN 103941116A CN 201410089417 A CN201410089417 A CN 201410089417A CN 103941116 A CN103941116 A CN 103941116A
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Abstract

本发明公开了一种故障录波指示器的数据压缩方法，旨在提供一种信号失真度小且能获得较高的数据压缩效率的故障录波指示器的数据压缩方法。该本发明包括以下步骤：数据采集模块，利用采集装置根据实时采集交流信号和开关量并发送到数据判断模块；数据缓存模块，将所述交流信号和所述开关量的实时数据压缩后存入缓存；数据计算模块，将所述交流信号和所述开关量的特征值与设定值进行对比，对比结果决定采用原始信号或一阶差分压缩算法或二阶差分压缩算法来记录交流信号数据,自适应采用原始信号、一阶差分压缩算法或二阶差分压缩算法压缩交流信号的实时数据。

Description

故障录波指示器的数据压缩方法
技术领域
本发明涉及一种故障录波指示器的数据压缩方法。
背景技术
故障录波指示器用于电力系统，可在系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平均有着重要作用。故障录波指示器是提高电力系统安全运行的重要自动装置，当电力系统发生故障或振荡时，它能自动记录整个故障过程中各种电气量的变化，其中，故障录波数据是供配电系统进行故障分析与诊断的重要信息，现有技术中，由于故障数据量大或信息传输速效低下，经常造成故障发生后不能及时召唤录波现象，因此，厂家为了克服这一困难，常采用大容量存储器件，这容易使增加制造成本，反而降低了产品的市场竞争力。要解决以上问题，人们自然想到了对录波数据进行压缩处理，现有压缩算法基本上够比较复杂，例如运用了离散小波包以及连续小波分解、自适应哈夫曼数据压缩与解压等方法，算法运算量较大，同时也消耗了较多的CPU资源；二是扰动信号有损失，丢掉了部分的有用信息；三是压缩比在多数情况下不够高；四是厂站方的录波设备和主站调度设备经常由不同的厂家提供，录波数据的实时压缩与解压缩过程的可逆性有可能得不到保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种信号失真度小且能获得较高的数据压缩效率的故障录波指示器的数据压缩方法。
    本发明所采用的技术方案是：本发明包括以下步骤：
a.    数据采集模块，利用采集装置根据实时采集交流信号和开关量并发送到数据判断模块；
b.    数据缓存模块，将所述交流信号和所述开关量的实时数据压缩后存入缓存；
c.    数据计算模块，将所述交流信号和所述开关量的特征值与设定值进行对比，对比结果决定采用原始信号或一阶差分压缩算法或二阶差分压缩算法来记录交流信号数据,自适应采用原始信号、一阶差分压缩算法或二阶差分压缩算法压缩交流信号的实时数据；其中，以相邻数据间的差分为一阶差分数据，相邻所述一阶差分数据的差分为二阶差分数据，所述一阶差分压缩算法仅记录所述一阶差分数据；所述二阶差分压缩算法仅记录所述二阶差分数据；当所述二阶差分数据连续10 毫秒以上在[-128，127] 区间内时则采用所述二阶差分算法，否则如所述一阶差分数据连续10 毫秒以上在[-128，127] 区间内时则采用所述一阶差分算法，否则记录交流信号的原始数据。
    当所述特征值小于所述设定值并持续5 毫秒时，故障录波仅存储一段时间内交流信号的平均有效值。
    将录波数据的存储区域分为实时缓存区和历史纪录区，所述实时缓存区划分为三个单元，其中一个单元按采样点序号存储未经压缩的实时数据，一个单元按照通道序号存储压缩数据，还有一个单元用于记录压缩格式。
    所述交流信号扰动指示器用于监测交流信号中的一个电压或电流通道，所述开关信号扰动指示器用于监视所有开关量信号是否有变化异或运算符。
    本发明的有益效果是：由于本发明包括数据采集模块，利用采集装置根据实时采集交流信号和开关量并发送到数据判断模块；数据缓存模块，将所述交流信号和所述开关量的实时数据压缩后存入缓存；数据计算模块，将所述交流信号和所述开关量的特征值与设定值进行对比，对比结果决定采用原始信号或一阶差分压缩算法或二阶差分压缩算法来记录交流信号数据,自适应采用原始信号、一阶差分压缩算法或二阶差分压缩算法压缩交流信号的实时数据；其中，以相邻数据间的差分为一阶差分数据，相邻所述一阶差分数据的差分为二阶差分数据，所述一阶差分压缩算法仅记录所述一阶差分数据；所述二阶差分压缩算法仅记录所述二阶差分数据；当所述二阶差分数据连续10 毫秒以上在[-128，127] 区间内时则采用所述二阶差分算法，否则如所述一阶差分数据连续10 毫秒以上在[-128，127] 区间内时则采用所述一阶差分算法，否则记录交流信号的原始数据，与以往技术相比，通过改进压缩算法，能极大的压缩数据，所以本发明信号失真度小且能获得较高的数据压缩效率。
具体实施方式
本发明所述的故障录波数据的实时压缩方法包括下列步骤:
a.    数据采集模块，利用采集装置根据实时采集交流信号和开关量并发送到数据判断模块；
b.    数据缓存模块，将所述交流信号和所述开关量的实时数据压缩后存入缓存，将录波数据的存储区域分为实时缓存区和历史纪录区，实时缓存区划分为A、B、C三块，其中A 区存储未经压缩的实时数据( 按采样点序号存储)，B 区为压缩数据纪录区( 按照通道序号存储)，C 区用来记录压缩格式，主要用于故障录波数据的解压缩。
c.    数据计算模块，实时计算默认交流通道和开关量的信号扰动指示器值，从第一点录波数据存入实时缓存区A 区开始，如交流信号扰动指示器大于等于设定值，则B 区的故障录波向前追溯5ms 并自适应采用原始信号、一阶差分压缩算法或二阶差分压缩算法来记录故障数据，自适应的原则是：当二阶差分数据连续10ms 以上在[-128，127] 区间内时则采用采用二阶差分算法，否则如一阶差分数据连续10ms 以上在[-128，127] 区间内时则采用采用一阶差分算法，否则记录交流输入的原始信号；如交流信号扰动指示器小于设定值，则录波数据仅记录有效值，且只记录一个时间段内的平均有效值。
进一步的，从第一点录波数据存入实时缓存区A 区开始，开关量的存储将依据开关信号扰动指示器进行压缩，具体来说就是其扰动指示器非零时则记录开关量存储字，否则不予记录，当一次录波过程结束后，需要对B 区录波数据重新组装，各通道数据之间连续存放。
本发明数据压缩的基本原理为：当录波数据采用2 字节存储且采样频率较高时，其相邻两个采样点数据之间变化较小，存在较强的相关性，如果通过一阶差分计算提取相邻两个采样点之间的差值，消除相关，则可以发现差值大都比较小，因此有可能将原来2 字节的采样值数据用1 字节甚至0.5 字节的差值来表示，如果一阶差分计算后所得数据仍然无法用1 字节进行存储，则可尝试使用二阶差分计算( 前后两个一阶差分后的数据相减) 来提高压缩率，通常数据压缩率可达到50%至75% 左右。
本发明可广泛应用于故障录波指示器领域。

Claims (4)

1. 一种故障录波指示器的数据压缩方法，其包括以下步骤：
a.    数据采集模块，利用采集装置根据实时采集交流信号和开关量并发送到数据判断模块；
b.    数据缓存模块，将所述交流信号和所述开关量的实时数据压缩后存入缓存；
c.    数据计算模块，将所述交流信号和所述开关量的特征值与设定值进行对比，对比结果决定采用原始信号或一阶差分压缩算法或二阶差分压缩算法来记录交流信号数据,自适应采用原始信号、一阶差分压缩算法或二阶差分压缩算法压缩交流信号的实时数据；其中，以相邻数据间的差分为一阶差分数据，相邻所述一阶差分数据的差分为二阶差分数据，所述一阶差分压缩算法仅记录所述一阶差分数据；所述二阶差分压缩算法仅记录所述二阶差分数据；当所述二阶差分数据连续10 毫秒以上在[-128，127] 区间内时则采用所述二阶差分算法，否则如所述一阶差分数据连续10 毫秒以上在[-128，127] 区间内时则采用所述一阶差分算法，否则记录交流信号的原始数据。
2.根据权利要求1 所述的故障录波指示器的数据压缩方法，其特征在于：
当所述特征值小于所述设定值并持续5 毫秒时，故障录波仅存储一段时间内交流信号的平均有效值。
3. 根据权利要求1 所述的故障录波指示器的数据压缩方法，其特征在于：将录波数据的存储区域分为实时缓存区和历史纪录区，所述实时缓存区划分为三个单元，其中一个单元按采样点序号存储未经压缩的实时数据，一个单元按照通道序号存储压缩数据，还有一个单元用于记录压缩格式。
4. 根据权利要求1 所述的故障录波指示器的数据压缩方法，其特征在于：所述交流信号扰动指示器用于监测交流信号中的一个电压或电流通道，所述开关信号扰动指示器用于监视所有开关量信号是否有变化异或运算符。
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