[發明專利]電網廣域測量系統(WAMS)中動態數據壓縮存儲方法

有效

• 申請號: 200710179274.1
• 申請日: 2007-12-12
• 公開（公告）號: CN101178424A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 楊東;齊文斌;吳京濤
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R25/00;H03M7/30
• 代理公司: 北京華進專利事務所
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明涉及一種電力系統調度自動化領域，特別是涉及一種動態安全監測過程中動態數據的壓縮存儲方法。

背景技術

隨著大電網互聯、西電東送矛盾日益凸現，電網正面臨越來越多新的挑戰，運行的穩定性分析和監視也越來越顯得重要。同步相量測量技術和現代高速數字化通信網絡，為我們實現電網動態過程的在線監測提供了技術上的支持和保證。電網廣域實時動態監測系統是實現準確捕捉電力系統在線故障擾動、低頻振蕩以及人工試驗等情況下電網動態過程的技術手段。同步相量測量單元(Phasor?Measurement?Unit，PMU)為系統提供全網采樣和計算的相量數據，通過電力調度數據網實時傳送到監測系統主站，使調度員能在調度中心及時了解電網的動態信息。

電網廣域測量系統(以下簡稱WAMS)是由PMU和調度中心的監測主站組成的一套調度自動化系統。該系統能夠為調度員和運行分析人員提供電網運行的動態過程。隨著對動態過程的關注，WAMS所提供的動態數據信息的重要性也逐步體現，僅僅動態監視已經不能滿足運行單位的需要，更多要求逐步被提出，而且過期數據，尤其是事件數據常常被希望完全存儲，供事后分析。

由于WAMS的動態數據具有高速度、高密度、高精度的特點，平均每個監測點每秒鐘傳輸50幀，甚至100幀動態數據，對于大電網來說，產生的數據是海量的，這些數據如果直接存儲，將占用大量的磁盤空間。同時，由于數據的高密度、高精度，所存儲的數據會有很多重復特征，因此，如何高效存儲WAMS動態數據，并實現高效的分析檢索是一項值得研究的技術。本發明所提出的動態數據無損壓縮存儲方法，是在理論和實踐相結合之后所做出的新的嘗試。

數據壓縮的實現算法眾多，適合于WAMS實時數據壓縮的方法很少，有損壓縮算法丟失了原始數據的信息，在足夠誤差精度的條件下，壓縮效率低，節約空間也不多，特別是WAMS中最重要的角度信息，壓縮意義不大；無損壓縮能保留原始數據完整的信息，準確地反映動態過程的原始特性，在對重要的采集數據等有用信息的壓縮應用廣泛，但壓縮過程耗費時間長的算法不能進行WAMS數據壓縮計算。無損壓縮算法中，LZW算法的壓縮與解壓耗費的時間短，適合用于實時性要求高的場合。

我們提出的WAMS實時數據的在線壓縮算法：對原始數據做初等變換，保存過程數據的增量，float型數據分解為單字節存取，改進LZW算法，實現WAMS過程數據的在線無損壓縮。6000個連續實時數據壓縮計算時間為16ms，壓縮比小于30％，可以滿足電力系統分析計算對過程數據的要求，節省歷史數據存儲空間。工程實踐表明，該算法有效可靠，能滿足WAMS實時數據的存儲要求。

數據壓縮算法是本發明的核心內容，其他壓縮算法難以實現WAMS需求。

發明內容

本發明的目的是為了在不損失精度的前提下，有效壓縮存儲數據，節約數據存儲空間，加快數據存取速度。

本發明的方法包括數值變換處理、無損壓縮、數據組織和存儲步驟，該數值變換處理包括以下步驟：在同一廠站內，選取一個有效相量的相角作為參考相角，不進行數值變換；；除參考相角以外，其余所有元件的電壓、電流相量的相角均變換為相對于參考相角的相對相角；存儲時，參考相角直接存儲，其他相角存儲相對相角；相角數據調用時借助參考相角和相對相角進行還原。

本發明的壓縮算法采用改進LZW算法，包括以下步驟：

(1)對原始數據做初等變換，將變換后的數據以字節為單位讀??；

(2)初始化字典，使其包含可能的單字符，重復(2)-(9)；

(3)讀字符串；

(4)如果新串在字典中，轉(5)，否則轉(6)；

(5)將新串前綴字符改為新串；

(6)將新串加入字典；

(7)輸出新串前綴碼；

(8)如果字典滿，轉(2)；

(9)如果編碼完成，退出，否則轉(2)；

所述數據結構組織步驟包括：將數據類型TYPE、參考信息REF、索引KEY以及壓縮得到的數據DATA組幀。

改進LZW壓縮算法是基于字典模型的壓縮算法，其原理是以字典的索引號代替它所表示的字符串，在壓縮編碼的過程中自動生成字典，字典不獨立存儲，在解壓過程中，動態形成與編碼過程完全一致的解碼字典，從而達到縮寫數據存儲空間的目的。

本發明的數據組織步驟采用B+樹算法進行數據存儲和訪問；采用關鍵字有序存儲，關鍵字可以為任意的數據結構，從而支持對數據查詢、插入、刪除的常數級速度。