[发明专利]故障录波数据无损压缩、解压缩方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统故障录波文件的数据压缩技术领域，涉及一种故障录波数据无损压缩、解压缩方法。

背景技术

在如今的电力系统中，随着微型电子技术的发展，对故障过程的监测水平要求越来越高，一大批故障录波装置不断涌现。它们能自动地、准确地记录电力系统故障前、后过程的各种电气量（主要数字量，比如开关状态变化，模拟量，主要是电压、电流数值）的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，具有分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平的作用。与此同时，由于录波采样频率高，需要存储和传输的信号量较大，给故障录波数据的存储和传输问题带来巨大的挑战，因此故障录波文件的压缩能力亟需提高。

由于录波装置记录从故障过程到系统恢复正常的全过程的电气参数，这样就导致了数据量会非常大，无论是在传输还是在数据处理方面都存在很大的弊端。国内外都针对comtrade故障录波数据的压缩做出了相关的研究。其中一些压缩思想是将自适应哈夫曼编码算法用于录波数据的压缩，虽然该算法具有通用性，适合各种类型的数据，但是它并没考虑电力暂态录波信号频率空间分布相对集中的特点，因而压缩效果不是很明显。也有很多用到基于小波包的分析的录波数据包压缩原理，但其是在有损压缩的情况下可得到比较可观的压缩比例，不适应于故障数据的还原。另外还有提出的基于Mallat算法的小波压缩，在考虑压缩比例的同时将赋范均方误差也纳入了考虑范围。还有一种基于提示算法的电力系统故障录波数据压缩的新方案，利用该提升算法实现的小波数据压缩算法比Mallat算法节省一半左右的计算量。总之，有很多的压缩方案来进行故障录波数据的压缩，在一定的应用范围内都有各自的优点，但是也都具有一定的局限性。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种故障录波数据无损压缩、解压缩方法，以实现故障录波文件的高效率、无损压缩、无损解压缩。

为实现发明目的，故障录波数据无损压缩方法的步骤如下：

（1）解析comtrade的配置文件，根据解析的信息，将dat数据文件区分为：数据基本信息、模拟通道数据和状态量通道数据三部分；

（2）将数据基本信息压缩并存储在预处理压缩文件的数据基本信息区；

（3）顺次将每一个模拟通道的当前周期的采样点数据和上一个周期同相位的采样点数据相减，并依次存入预处理压缩文件的模拟数据预处理压缩区；

（4）对状态量通道数据采用游程编码的方式进行压缩，压缩后存入预处理压缩文件的状态数据预处理压缩区；

（5）对预处理压缩文件进行一次字典压缩，形成最终的压缩文件。

所述步骤（1）中数据基本信息包括采样点计数、采样时标和数据通道信息，该数据通道信息包括总通道数、模拟通道数、状态量通道数、采样频率和采样间隔。

所述步骤（2）是从数据基本信息中选取采样点计数、采样时标、采样间隔、模拟通道数、状态量通道数后存储在预处理压缩文件的数据基本信息区。

所述步骤（3）中当前周期的采样点数据和上一个周期同相位的采样点数据相减得到的差值，当差值在一个字节之内时存储差值，差值如果大于一个字节就存储原始值，差值和原始值分存储。

所述步骤（4）中状态量通道的状态数据的压缩结构是：通道号+状态值+数量。

本发明的故障录波数据无损解压缩方法步骤如下：

（1）用字典解压缩方法解压缩文件，得到一个解压缩中间文件；

（2）根据解压缩中间文件的结构和数据特点，将数据基本信息区里面的数据解压为数据的基本信息；

（3）根据解压缩中间文件的结构和数据特点，将模拟通道数据区的数据按照模拟数据预压缩方法的反向流程处理，获得模拟通道数据；

（4）根据解压缩中间文件的结构和数据特点，将状态通道数据区的数据按照游程编码的思想解码，得到状态量通道数据；

（5）将步骤（2）、（3）、（4）中得到的各项数据经过数据基本信息的分析重构，最终得到原始数据文件。

所述步骤（2）中数据的基本信息包括采样点计数、采样时标和数据通道信息，该数据通道信息包括总通道数、模拟通道数、状态量通道数、采样频率和采样间隔。

本发明的故障录波数据无损压缩方法首先根据comtrade文件的特点将文件分为三个部分，然后根据这三个部分各自的数据特点分别用不同的方式进行数据预处理压缩，最后再对预处理之后的数据进行二次压缩，压缩率很高。压缩方法是无损压缩，压缩过程中没有造成数据的损失。