[發(fā)明專利]故障錄波數據無損壓縮、解壓縮方法

有效

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• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103457609A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 宋彥鋒;陳獻慶;楊芳;徐云松;李杰;沈沉;任紅旭;湯洋;王西鄧;李英明;顧峰;馬儀成
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司;許昌許繼軟件技術有限公司
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)故障錄波文件的數據壓縮技術領域，涉及一種故障錄波數據無損壓縮、解壓縮方法。

背景技術

在如今的電力系統(tǒng)中，隨著微型電子技術的發(fā)展，對故障過程的監(jiān)測水平要求越來越高，一大批故障錄波裝置不斷涌現。它們能自動地、準確地記錄電力系統(tǒng)故障前、后過程的各種電氣量（主要數字量，比如開關狀態(tài)變化，模擬量，主要是電壓、電流數值）的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，具有分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平的作用。與此同時，由于錄波采樣頻率高，需要存儲和傳輸的信號量較大，給故障錄波數據的存儲和傳輸問題帶來巨大的挑戰(zhàn)，因此故障錄波文件的壓縮能力亟需提高。

由于錄波裝置記錄從故障過程到系統(tǒng)恢復正常的全過程的電氣參數，這樣就導致了數據量會非常大，無論是在傳輸還是在數據處理方面都存在很大的弊端。國內外都針對comtrade故障錄波數據的壓縮做出了相關的研究。其中一些壓縮思想是將自適應哈夫曼編碼算法用于錄波數據的壓縮，雖然該算法具有通用性，適合各種類型的數據，但是它并沒考慮電力暫態(tài)錄波信號頻率空間分布相對集中的特點，因而壓縮效果不是很明顯。也有很多用到基于小波包的分析的錄波數據包壓縮原理，但其是在有損壓縮的情況下可得到比較可觀的壓縮比例，不適應于故障數據的還原。另外還有提出的基于Mallat算法的小波壓縮，在考慮壓縮比例的同時將賦范均方誤差也納入了考慮范圍。還有一種基于提示算法的電力系統(tǒng)故障錄波數據壓縮的新方案，利用該提升算法實現的小波數據壓縮算法比Mallat算法節(jié)省一半左右的計算量?？傊?，有很多的壓縮方案來進行故障錄波數據的壓縮，在一定的應用范圍內都有各自的優(yōu)點，但是也都具有一定的局限性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的第一目的是提供一種故障錄波數據無損壓縮、解壓縮方法，以實現故障錄波文件的高效率、無損壓縮、無損解壓縮。

為實現發(fā)明目的，故障錄波數據無損壓縮方法的步驟如下：

（1）解析comtrade的配置文件，根據解析的信息，將dat數據文件區(qū)分為：數據基本信息、模擬通道數據和狀態(tài)量通道數據三部分；

（2）將數據基本信息壓縮并存儲在預處理壓縮文件的數據基本信息區(qū)；

（3）順次將每一個模擬通道的當前周期的采樣點數據和上一個周期同相位的采樣點數據相減，并依次存入預處理壓縮文件的模擬數據預處理壓縮區(qū)；

（4）對狀態(tài)量通道數據采用游程編碼的方式進行壓縮，壓縮后存入預處理壓縮文件的狀態(tài)數據預處理壓縮區(qū)；

（5）對預處理壓縮文件進行一次字典壓縮，形成最終的壓縮文件。

所述步驟（1）中數據基本信息包括采樣點計數、采樣時標和數據通道信息，該數據通道信息包括總通道數、模擬通道數、狀態(tài)量通道數、采樣頻率和采樣間隔。

所述步驟（2）是從數據基本信息中選取采樣點計數、采樣時標、采樣間隔、模擬通道數、狀態(tài)量通道數后存儲在預處理壓縮文件的數據基本信息區(qū)。

所述步驟（3）中當前周期的采樣點數據和上一個周期同相位的采樣點數據相減得到的差值，當差值在一個字節(jié)之內時存儲差值，差值如果大于一個字節(jié)就存儲原始值，差值和原始值分存儲。

所述步驟（4）中狀態(tài)量通道的狀態(tài)數據的壓縮結構是：通道號+狀態(tài)值+數量。

本發(fā)明的故障錄波數據無損解壓縮方法步驟如下：

（1）用字典解壓縮方法解壓縮文件，得到一個解壓縮中間文件；

（2）根據解壓縮中間文件的結構和數據特點，將數據基本信息區(qū)里面的數據解壓為數據的基本信息；

（3）根據解壓縮中間文件的結構和數據特點，將模擬通道數據區(qū)的數據按照模擬數據預壓縮方法的反向流程處理，獲得模擬通道數據；

（4）根據解壓縮中間文件的結構和數據特點，將狀態(tài)通道數據區(qū)的數據按照游程編碼的思想解碼，得到狀態(tài)量通道數據；

（5）將步驟（2）、（3）、（4）中得到的各項數據經過數據基本信息的分析重構，最終得到原始數據文件。

所述步驟（2）中數據的基本信息包括采樣點計數、采樣時標和數據通道信息，該數據通道信息包括總通道數、模擬通道數、狀態(tài)量通道數、采樣頻率和采樣間隔。

本發(fā)明的故障錄波數據無損壓縮方法首先根據comtrade文件的特點將文件分為三個部分，然后根據這三個部分各自的數據特點分別用不同的方式進行數據預處理壓縮，最后再對預處理之后的數據進行二次壓縮，壓縮率很高。壓縮方法是無損壓縮，壓縮過程中沒有造成數據的損失。