[发明专利]基于相似度分段的自适应波形数据压缩方法

说明书

本发明公开了一种基于相似度分段的自适应波形数据压缩方法，包括以下步骤：不丢失采集家用电器的电压及电流波形数据，采用线性插值法检测电压波形过零点；采用自相关系数法对整段电压、电流波形自动分段，得到稳态段和非稳态段波形数据；对非稳态段数据进行ZLIB压缩及解压；对稳态段数据先按3s周期分段、不满3s的稳态段按实际长度分段后重采样，采用快速傅里叶变换与ZLIB级联的方式压缩；对稳态段数据解压采用ZLIB解压，再逆傅里叶变换，最后重采样得到解压数据。稳态和非稳态解压数据按照时间顺序拼接还原。本发明的方法可对家电或类似低压电器完整工作模式下的电压、电流数据自动分段及自适应压缩，在稳态高压缩率情况下不失真地保存了暂态变化。

技术领域

本发明涉及微电网智能用电领域，具体涉及一种基于相似度分段的自适应波形数据压缩方法进行实时数据压缩。

背景技术

面向微电网下的智能用电需要实时监控家用电器或关键设备的运行状态，这样会产生大量电力波形数据，有必要进行数据压缩。现有大多压缩方式单对电能质量分析仪器或录波仪采集的电力扰动波形数据进行局部数据压缩，几乎未见针对低压电器完整工作流程的电流波形数据压缩的研究。例如，中国专利申请号201410498446.1公开了一种分布式低压配电网状态检测数据压缩方法，该专利能在不丢失电压暂态故障特征基础上实现暂态压缩；中国专利申请号201110319542.1公开了一种实时电能质量数据压缩算法，该算法主要针对稳态电压数据进行压缩。本专利通过对稳态和非稳态自适应分段压缩，且采用级联压缩技术，即提高了稳态的压缩率，又保证了不丢失暂态细节。

而针对电器的完整电流波形进行压缩解压时容易出现时间相位累积误差问题。如中国专利201210167400.2公开了一种电能质量有损压缩方法，该专利通过设定谐波阈值选取对电网电能质量影响较大的谐波进行存储，提高了压缩比，但未提及数据解压以及精度分析。本专利提出基于相似度分段的自适应数据压缩办法，对电能质量影响较大的非稳态波形数据进行无损压缩，有效保留了影响电能质量的扰动信息，而对于稳态波形数据通过3s分段和重采样的方法从时域层面有效改善了非频率跟踪数据采集进行FFT变化压缩的非整周期截断效应和相位累积误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于相似度分段的自适应波形数据压缩方法，解决了低压电器完整工作流程的数据压缩、时间相位累积误差问题。

本发明采用的技术方案是包括以下步骤：

(1)不丢失地采集家用电器的电压和电流波形数据；

(2)线性插值过零点检测，得到电压波形数据的正向过零点位置；

(3)分别计算电压、电流波形相邻周波自相关系数，再对整段电压、电流波形进行自动分段，得到稳态段和非稳态段波形数据；

(4)对非稳态段数据进行ZLIB无损压缩；对稳态段数据先进行3s周期分段，再进行重采样，最后采用快速傅里叶变换与ZLIB级联的方式压缩；

(5)对非稳态段数据进行ZLIB解压；对稳态段数据先进行ZLIB解压，再进行逆傅里叶变换，最后进行重采样得到解压数据。

作为优选，在步骤(1)中，依据国家标准GB/T17626.30—2012《电磁兼容试验和测量技术电能质量测量方法》，以不低于6.4kHz的采样率不丢失地采集和存储家电完整工作模式的电压、电流数据。

作为优选，在步骤(2)中，若线性差值过零点检测出电压波形数据的正向过零的虚拟零点，然后四舍五入将虚拟零点转化为真实零点。

作为优选，在步骤(3)中，自动分段具体包括以下步骤：

(31)若电压波形相邻两周波相关系数均大于0.98，视为稳态波形；反之，为非稳态波形；