CN113109642A - 一种用于对电能质量信号数据处理的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于对电能质量信号数据处理的方法及系统，属于电能计量领域。本发明方法包括：收集智能物联电能表电压和电流信号的原始数据，对原始数据进行电能质量分析，获取并记录电能质量信号数据；根据记录的电能质量信号数据构造平衡二叉树结构体，并进行参数设置；创建平衡二叉树结构体的根，宏定义平衡二叉树结构体的最大长度；建立平衡二叉树结构体的处理指令；判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值，执行处理指令，对电能质量信号数据进行处理。本发明查询效率更高，同时极大地减少了搜索排序所占用的系统开销。
Description
技术领域
本发明涉及电能计量领域，并且更具体地，涉及一种用于对电能质量信号数据处理的方法及系统。
背景技术
随着电力电子技术的发展，直流输电、大功率单相整流技术在工业部门和用电设备上被广泛应用，如大功率可控硅器件、开关电源、变频调速等，这些典型非线性、冲击性和波动性的负荷将造成电网发生波形畸变(谐波)、电压波动、闪变、三相不平衡、非对称性，使得电网电能质量严重降低。同时，基于计算机，微处理器控制的精密电子仪器在国民经济企业中大量使用，对供电质量的敏感程度越来越高，对电能质量提出了更高的要求，从而使电能质量问题及其解决措施逐渐成为研究的热点。
要对电网的电能质量进行改善，首先要对电能质量做出精确的检测和分析，测量电网的电能质量水平，并分析和判断造成各种电能质量问题的原因，为电能质量的改善提供依据。这就对电量谐波畸变、基波频率偏移对谐波量的影响、三相不平衡度、闪变等稳态参数，以及电压暂升、电压暂降、短时中断的暂态参数的试验有了新的要求。电能质量分析模块依托智能物联电能表，实现谐波、间谐波、闪变、电压波动、电压暂升、电压暂降、电压短时中断等参数的分析统计、数据上传及事件上报。
电能质量分析模块要求存储及上传电能质量数据的统计值，包括最大值，最小值，平均值，有效值和95％概率值。其中95％概率值是指将所有数据按照由大到小次序排列，舍弃前面5％的大值，取剩余实测值中的最大值。电能质量分析模块通常统计一天的数据，依照3s的频率得到一个实测值，单个监测量一天24小时有28800个数据，对于需要存储多次谐波电压、谐波电流、间谐波电压、间谐波电流等多个监测量，存储这么大的数据量并进行排序是不现实的。如果只存储5％的数据量，即单个监测量一天存储1440个数据，极大地缩小了内存空间需求，但搜索排序对整个系统仍是一项很大开支，其处理时间可能影响电能质量分析模块对事件的及时捕捉与报警。
发明内容
本发明目的在于解决搜索排序占用大量的内存空间，造成内存空间浪费和搜索处理时间长的问题，而提出了一种用于对电能质量信号数据处理的方法，包括：
收集智能物联电能表电压和电流信号的原始数据，对原始数据进行电能质量分析，获取并记录电能质量信号数据；
根据记录的电能质量信号数据构造平衡二叉树结构体，并进行参数设置；
创建平衡二叉树结构体的根，宏定义平衡二叉树结构体的最大长度；
建立平衡二叉树结构体的处理指令；
判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值，执行处理指令，对电能质量信号数据进行处理。
可选的，数设置为，设置平衡二叉树结构体的存储左子树指针，右子树指针，数值和重复次数。
可选的，处理指令，包括：删除指令和插入指令。
可选的，判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值对电能质量信号数据进行处理，包括：
若二叉树结构体未存满电能质量信号数据的数据值时，执行插入指令，插入新的电能质量信号数据的数据值，并保持平衡二叉树结构体的存储左右子树指针平衡；
当平衡二叉树结构体存满电能质量信号数据的数据值后，保存数据值的最小值和最大值；
对插入新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值进行比较，若新的电能质量信号数据的数据值小于数据值的最小值，执行删除指令，丢弃新的电能质量信号数据的数据值，若新的电能质量信号数据的数据值大于数据值的最大值，执行删除指令，删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值，若新的电能质量信号数据的数据值，处于数据值最大值与最小值的范围之间，执行插入指令，并以预设规则插入平衡二叉树结构体，若新的电能质量信号数据的数据值接近最大值或最小值，且符合预设范围，则在当前新的电能质量信号数据的数据值中的重复次数加一，执行删除指令，并删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值。
本发明还提出了一种用于对电能质量信号数据处理的系统，包括：
原始数据收集单元，收集智能物联电能表电压和电流信号的原始数据，对原始数据进行电能质量分析，获取并记录电能质量信号数据；
参数设置单元，根据记录的电能质量信号数据构造平衡二叉树结构体，并进行参数设置；
宏定义结构体单元，创建平衡二叉树结构体的根，宏定义平衡二叉树结构体的最大长度；
建立指令单元，建立平衡二叉树结构体的处理指令；
判断数据单元，判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值，执行处理指令，对电能质量信号数据进行处理。
可选的，参数设置为，设置平衡二叉树结构体的存储左子树指针，右子树指针，数值和重复次数。
可选的，处理指令，包括：删除指令和插入指令。
可选的，判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值对电能质量信号数据进行处理，包括：
若二叉树结构体未存满电能质量信号数据的数据值时，执行插入指令，插入新的电能质量信号数据的数据值，并保持平衡二叉树结构体的存储左右子树指针平衡；
当平衡二叉树结构体存满电能质量信号数据的数据值后，保存数据值的最小值和最大值；
对插入新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值进行比较，若新的电能质量信号数据的数据值小于数据值的最小值，执行删除指令，丢弃新的电能质量信号数据的数据值，若新的电能质量信号数据的数据值大于数据值的最大值，执行删除指令，删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值，若新的电能质量信号数据的数据值，处于数据值最大值与最小值的范围之间，执行插入指令，并以预设规则插入平衡二叉树结构体，若新的电能质量信号数据的数据值接近最大值或最小值，且符合预设范围，则在当前新的电能质量信号数据的数据值中的重复次数加一，执行删除指令，并删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值。
本发明查询效率更高，同时极大地减少了搜索排序所占用的系统开销。
附图说明
图1为本发明一种用于对电能质量信号数据处理的方法的流程图；
图2为本发明一种用于对电能质量信号数据处理的系统的结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明出了一种用于对电能质量信号数据处理的方法，如图1所示，包括：
收集智能物联电能表电压和电流信号的原始数据，对原始数据进行电能质量分析，获取并记录电能质量信号数据；
根据记录的电能质量信号数据构造平衡二叉树结构体，并进行参数设置；
创建平衡二叉树结构体的根，宏定义平衡二叉树结构体的最大长度；
建立平衡二叉树结构体的处理指令；
判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值，执行处理指令，对电能质量信号数据进行处理。
其中，数设置为，设置平衡二叉树结构体的存储左子树指针，右子树指针，数值和重复次数。
其中，处理指令，包括：删除指令和插入指令。
其中，判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值对电能质量信号数据进行处理，包括：
若二叉树结构体未存满电能质量信号数据的数据值时，执行插入指令，插入新的电能质量信号数据的数据值，并保持平衡二叉树结构体的存储左右子树指针平衡；
当平衡二叉树结构体存满电能质量信号数据的数据值后，保存数据值的最小值和最大值；
对插入新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值进行比较，若新的电能质量信号数据的数据值小于数据值的最小值，执行删除指令，丢弃新的电能质量信号数据的数据值，若新的电能质量信号数据的数据值大于数据值的最大值，执行删除指令，删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值，若新的电能质量信号数据的数据值，处于数据值最大值与最小值的范围之间，执行插入指令，并以预设规则插入平衡二叉树结构体，若新的电能质量信号数据的数据值接近最大值或最小值，且符合预设范围，则在当前新的电能质量信号数据的数据值中的重复次数加一，执行删除指令，并删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值。
本发明还提出了一种用于对电能质量信号数据处理的系统，如图2所示，包括：
原始数据收集单元201，收集智能物联电能表电压和电流信号的原始数据，对原始数据进行电能质量分析，获取并记录电能质量信号数据；
参数设置单元202，根据记录的电能质量信号数据构造平衡二叉树结构体，并进行参数设置；
宏定义结构体单元203，创建平衡二叉树结构体的根，宏定义平衡二叉树结构体的最大长度；
建立指令单元204，建立平衡二叉树结构体的处理指令；
判断数据单元205，判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值，执行处理指令，对电能质量信号数据进行处理。
其中，参数设置为，设置平衡二叉树结构体的存储左子树指针，右子树指针，数值和重复次数。
其中，处理指令，包括：删除指令和插入指令。
其中，判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值对电能质量信号数据进行处理，包括：
若二叉树结构体未存满电能质量信号数据的数据值时，执行插入指令，插入新的电能质量信号数据的数据值，并保持平衡二叉树结构体的存储左右子树指针平衡；
当平衡二叉树结构体存满电能质量信号数据的数据值后，保存数据值的最小值和最大值；
对插入新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值进行比较，若新的电能质量信号数据的数据值小于数据值的最小值，执行删除指令，丢弃新的电能质量信号数据的数据值，若新的电能质量信号数据的数据值大于数据值的最大值，执行删除指令，删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值，若新的电能质量信号数据的数据值，处于数据值最大值与最小值的范围之间，执行插入指令，并以预设规则插入平衡二叉树结构体，若新的电能质量信号数据的数据值接近最大值或最小值，且符合预设范围，则在当前新的电能质量信号数据的数据值中的重复次数加一，执行删除指令，并删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值。
本发明查询效率更高，同时极大地减少了搜索排序所占用的系统开销。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种用于对电能质量信号数据处理的方法，所述方法包括：
收集智能物联电能表电压和电流信号的原始数据，对原始数据进行电能质量分析，获取并记录电能质量信号数据；
根据记录的电能质量信号数据构造平衡二叉树结构体，并进行参数设置；
创建平衡二叉树结构体的根，宏定义平衡二叉树结构体的最大长度；
建立平衡二叉树结构体的处理指令；
判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值，执行处理指令，对电能质量信号数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，所述参数设置为，设置平衡二叉树结构体的存储左子树指针，右子树指针，数值和重复次数。
3.根据权利要求1所述的方法，所述处理指令，包括：删除指令和插入指令。
4.根据权利要求1所述的方法，所述判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值对电能质量信号数据进行处理，包括：
若二叉树结构体未存满电能质量信号数据的数据值时，执行插入指令，插入新的电能质量信号数据的数据值，并保持平衡二叉树结构体的存储左右子树指针平衡；
当平衡二叉树结构体存满电能质量信号数据的数据值后，保存数据值的最小值和最大值；
对插入新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值进行比较，若新的电能质量信号数据的数据值小于数据值的最小值，执行删除指令，丢弃新的电能质量信号数据的数据值，若新的电能质量信号数据的数据值大于数据值的最大值，执行删除指令，删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值，若新的电能质量信号数据的数据值，处于数据值最大值与最小值的范围之间，执行插入指令，并以预设规则插入平衡二叉树结构体，若新的电能质量信号数据的数据值接近最大值或最小值，且符合预设范围，则在当前新的电能质量信号数据的数据值中的重复次数加一，执行删除指令，并删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值。
5.一种用于对电能质量信号数据处理的系统，所述系统包括：
原始数据收集单元，收集智能物联电能表电压和电流信号的原始数据，对原始数据进行电能质量分析，获取并记录电能质量信号数据；
参数设置单元，根据记录的电能质量信号数据构造平衡二叉树结构体，并进行参数设置；
宏定义结构体单元，创建平衡二叉树结构体的根，宏定义平衡二叉树结构体的最大长度；
建立指令单元，建立平衡二叉树结构体的处理指令；
判断数据单元，判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值，执行处理指令，对电能质量信号数据进行处理。
6.根据权利要求5所述的系统，所述参数设置为，设置平衡二叉树结构体的存储左子树指针，右子树指针，数值和重复次数。
7.根据权利要求5所述的系统，所述处理指令，包括：删除指令和插入指令。
8.根据权利要求5所述的系统，所述判断平衡二叉树结构体是否存满电能质量信号数据的数据值，通过比较新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值对电能质量信号数据进行处理，包括：
若二叉树结构体未存满电能质量信号数据的数据值时，执行插入指令，插入新的电能质量信号数据的数据值，并保持平衡二叉树结构体的存储左右子树指针平衡；
当平衡二叉树结构体存满电能质量信号数据的数据值后，保存数据值的最小值和最大值；
对插入新的电能质量信号数据的数据值，与数据值的最大值和最小值进行比较，若新的电能质量信号数据的数据值小于数据值的最小值，执行删除指令，丢弃新的电能质量信号数据的数据值，若新的电能质量信号数据的数据值大于数据值的最大值，执行删除指令，删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值，若新的电能质量信号数据的数据值，处于数据值最大值与最小值的范围之间，执行插入指令，并以预设规则插入平衡二叉树结构体，若新的电能质量信号数据的数据值接近最大值或最小值，且符合预设范围，则在当前新的电能质量信号数据的数据值中的重复次数加一，执行删除指令，并删除数据值的最小值，并以平衡二叉树结构体的父节点更新最小值。
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Non-Patent Citations (2)
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|---|
| 刘佳 等: "电力谐波计量标准研究", 《中国质量与标准导报》, pages 36 - 41 * |
| 赵强 等: "基于组合特征和BTSVM的电能质量扰动识别", 《计算机工程与应用》, vol. 51, no. 10, pages 232 - 236 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113109642B (zh) | 2023-12-05 |
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