[發明專利]一種基于外推法的同步相量實時數據壓縮方法

在審

• 申請號: 202110453162.0
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113114265A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 張放;王小君;劉美倩;和敬涵;許寅;吳翔宇
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H03M7/30
• 分類號: H03M7/30
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 鄒芳德

本發明公開了一種基于外推法的同步相量實時數據壓縮方法，包括以下步驟：S1、利用最新保存的三個中間變量點擬合外推實時相量數據點，計算其與新測量的同步相量數據點的誤差；S2、判斷所述誤差是否滿足相量壓縮判定條件，若滿足相量壓縮判定條件，則執行S3，否則執行S4；S3、發送該新測量的同步相量數據點并保存，更新S1所述中間變量點，返回S1，對下一同步相量數據點進行壓縮判定；S4、不發送數據，返回S1，對下一同步相量數據點進行壓縮判定。本發明只發送超出有限誤差的原始數據，其他原始數據均通過外推保存的數據來壓縮和復制能夠大大降低原始數據的壓縮量，提高數據壓縮速率，而且還可以使PMU在零時延的情況下估計出最新的測量數據。

技術領域

本發明涉及電力系統動態測量與監控領域，尤其涉及一種基于外推法的同步相量實時數據壓縮方法。

背景技術

隨著同步相量測量技術和廣域測量系統的迅速發展和廣泛應用，越來越多的相量測量裝置被安裝在電力系統尤其是配電網中。因此，同步相量數據量大，會導致通信帶寬效率低，存儲空間不足。為了在電力系統中更好地傳輸同步相量測量數據，需要對數據進行壓縮以減少同步相量測量數據的數量。

以往的WAMS和PMU數據壓縮技術主要關注重構數據的壓縮比和精度。壓縮技術一般可分為無損數據壓縮和有損數據壓縮。無損數據壓縮通常是為通用目的而開發的，無損數據壓縮可以確保壓縮后原始數據的絕對復制，但代價是壓縮比要低得多；與此同時，有損數據壓縮在具有可接受誤差的壓縮比基礎上將達到更高的壓縮率。目前研究最多的有損數據壓縮技術是基于小波多分辨率分解的測量數據特征提取方法，包括離散小波變換、小波包變換和嵌入式零樹小波。主成分分析PCA是另一種被廣泛應用的空間特征提取方法。此外，結合有損和無損數據壓縮可以獲得更高的壓縮比。然而，上述數據壓縮技術需要一系列原始數據，即數據窗口，才能實現壓縮。數據窗口的長度是決定壓縮性能的主要因素。例如，基于小波的數據壓縮要求數據窗口有超過1000個數據點，即超過10秒；而基于PCA的數據壓縮技術需要一個10秒的數據窗口。也就是說，壓縮數據窗口的要求所造成的時間延遲是不可避免的。這些數據壓縮技術適用于控制中心的數據存儲；然而它們不能在PMU中用于實時應用。因此，應針對發送端即PMU開發同步相角器的實時數據壓縮技術。與上述方法相比，有損趨勢提取可以使用更小的數據窗口來壓縮，如SDT，ESDC方法，雖然在如上方法中，為了提高實時性，盡量減小了數據窗口，但數據壓縮造成的時延在100ms左右，仍然限制了PMU數據的實時應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于外推法的同步相量實時數據壓縮方法，該方法在不減小數據窗口的同時，能夠大大降低原始數據的壓縮量，提高數據壓縮速率，而且還可以使PMU在零時延的情況下估計出最新的測量數據。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于外推法的同步相量實時數據壓縮方法，包括以下步驟：

S1、利用最新保存的三個中間變量點擬合外推實時相量數據點，計算其與新測量的同步相量數據點的誤差；

S2、判斷所述誤差是否滿足相量壓縮判定條件，若滿足相量壓縮判定條件，則執行S3，否則執行S4；

S3、發送該新測量的同步相量數據點并保存，更新中間變量點，返回S1，對下一同步相量數據點進行壓縮判定；

S4、不發送數據，返回S1，對下一同步相量數據點進行壓縮判定。

進一步的，其特征在于，S1之前還包括：初始化數據，將發送端最新發送到接收端的三個同步相量數據點進行保存，并分別定義為發定p＝1，k＝2，q＝3，K₁＝k-p，K₂＝q-k；基于同步相量的雙向旋轉特性，設定的雙向旋轉分量的正向分量初值為的雙向旋轉分量的負向分量初值為在測量間隔ΔT內旋轉的角度初值α₀＝0。

進一步的，S1之前還包括：每隔時間間隔ΔT，發送端測量新的同步相量數據點數據點定義為