专利名称：一种基于变化量排序统计分析整定ftu门限值的方法
技术领域：
本发明涉及一种基于变化量排序的统计分析方法对FTU门限值进行整定的方法， 属于铁路电力监控技术领域，涵盖其他对遥测量时标有要求的工业和电力监控领域。
背景技术：
信号电源是铁路行车信号指示灯的供电电源，属于一级负荷。信号电源一般由自动闭塞电力线路(简称自闭线)和贯通电力线路(简称贯通线)两路电源供电。
按照铁路系统的管理模式，信号电源系统由两个专业分头管理10kv高压侧(含信号电源变压器、低压侧开关)由电力专业(水电段或供电段)管理；380/220V低压侧(含信号机控制箱、信号灯)则由信号专业(电务段)管理。
铁路电力监控主要由主站系统、数据通讯系统和FTUO^eder Terminal Unit馈线终端单元)组成。FTU是整个自动化系统的控制单元，是自动化系统与一次设备的接口，是用于实现对配电开关或环网柜进行数据采集和控制的自动化设备。
由于铁路信号电源的重要性，对电压、电流的采集监视有特殊的要求，与一般 SCADA系统只关注遥测的实时值不同，铁路电力监控对遥测量不仅关注实时值，还关注其波动发生的时间。
门限值是引发遥测量传输的最小变化上限，当本采集周期遥测量采样值与历史采样值(是上一次引发带时标遥测量传输时的采样值，不一定是上一周期的采样值)相比较， 若变化超出此范围，就会引发带时标遥测量的传输，同时记录本采样周期的采样值作为下次比较的依据；若变化未超出此范围，则不会引发带时标遥测量的传输，也不记录此次采样值为下次比较的依据。
以一个电压量为例，如图1所示，图中U0是电压基准值，ν为门限值。tl时刻电压有波动，但是变化未超过门限值，所以不会引发带时标遥测量的传输；一直到t2时刻，变化超过门限值，才会引发带时标遥测量的传输，并记录此时刻的采样值作为下次比较的依据； 到t3时刻，电压回到基准值，会引发带时标遥测量的传输，并记录此时刻的采样值作为下次比较的依据。
带时标的遥测值从FTU上送至主站系统后，主站系统会根据装置和测点把这些信息保存到历史数据库中，用这些数据来绘制M小时曲线。
门限值的设定对铁路电力监控系统影响较大，如果门限值设得太小，FTU会上送大量不必要的数据，在某些电压电流经常小幅波动的馈线，表现特别突出，不仅占用传输的带宽，由于这些数据优先级较高，还会导致低优先级数据(如文件传输等)长时间无法上送， 这一问题在采用低速串口传输的部分铁路电力监控系统中，影响尤其恶劣。国家电力行业标准DL/T5003-2005《电力系统调度自动化设计技术规程》的4. 3. 6中规定遥测量越死区传送整定值不小于额定值的0. 25%，也是考虑到防止遥测量传输过于频繁。此外，由于系统一般要求这些数据至少保存三个月以上，还会占用大量数据库的存储空间，一旦消耗完数据库存储空间还会导致数据的丢失。但是门限值设得太大，也会丢失部分遥测量波动的信息，导致M小时曲线的失真。因此一般门限值是运行人员根据经验设定，随意性较大，同时这也对运行人员提出了过高的要求。
基于以上原因，门限值的设定有必要研究采用一些量化的方法，既能使参数选取方便，同时也能获得良好效果。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于变化量排序统计分析整定FTU门限值的方法，改变由运行人员根据经验设定门限值的现状，避免门限值的设定的随意性，为门限值的设定提供一个量化的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于变化量排序统计分析整定FTU门限值的方法，其特征是，包含以下步骤
第一步，选取用于统计分析的数据样本
从历史数据库中按时间等条件查询，取得FTU上传给主站系统的带时标遥测值， 得到一个严格按时间先后排序的序列
X1, x2, X3, ...，xn
将这个序列的数据存入一个根据记录数动态分配的数组中；
第二步，根据上面的分析，这个序列中后一个值减去前一个值，就得到遥测值的变化量，并将变化量序列存入一个新的动态分配的数组中；
第三步，对这个变化量绝对值数组进行从小到大排序，结果仍存回原来的数组中；
第四步，从所述数组中取值，生成包含变化量百分比和与其对应的变化量最大值的统计结果；根据统计结果进行FTU门限值的选择，找到一个新的门限值。
所述第一步中选取一个月的现场数据做为数据样本进行统计分析。
所述第四步中，根据数组大小n-1计算出偏移长度(n-l)*0.01，计算结果取整， 从数组中依次取出(n-l)*0.01位置的值Ax(n_1)W (11，(n-1)*0. 02位置的值Ax(n_1)W (12，… …，一直到n-1位置的值Δ ，这些取出的值生成统计结果，即1 %的变化量是不大于 Ax(n_1)w.01的，2%的变化量是不大于AxfcOtltl2的，以此类推；由于总的记录数是可知的， 总的记录数乘以百分比就知道多少条记录的变化范围是在ΔΧ之内。
所述第四步中，从数组中取数值的时候，还包含一改进的步骤
从数组中某一位置取值的时候，首先与后一个值进行比较，如果相等，就继续与再下一个值比较，一直到找到第一个不等的值为止，这时，以此不等的值的位置和具体的值替代所述某一位置和这一位置的值。
本发明所达到的有益效果
基于变化量排序的统计分析方法来对FTU门限值进行整定，改变了过去运行人员凭经验设置门限值的现状，为FTU门限值的整定提供了一条方便、有效的新思路。通过本方法可以合理进行门限值的整定，会有效减少不必要的带时标遥测量的传输，减少占用的带宽，节省数据库的存储空间，特别是对那些电压电流经常小幅波动的馈线，优化效果尤其明显。这种优化，对铁路电力监控会带来有益的影响。
图1越限示意图2是统计结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提出一种基于变化量排序的统计分析方法来对FTU门限值进行整定。
第一步，选取用于统计分析的数据样本。
样本的选取对统计分析的结果有重要的影响，样本选取范围太小，不足以正确反映普遍规律性，可能导致错误的分析结果；而样本选取范围太大，庞大的数据量会对统计分析的计算带来困难。综合来看，选取一个月的现场数据来进行统计分析具有足够的代表性， 同时也不会给计算带来困难。
从数据库中按时间等条件查询，取得FTU上传给主站系统的带时标测量值，可以得到一个严格按时间先后排序的序列
X1, x2, X3, ...，xn
将这个序列的数据存入一个根据记录数动态分配的数组中。
根据主站与FTU通讯情况，这个序列的连续性有以下3种可能
1.在主站与FTU通讯一直正常的情况下，这个序列是完全连续的。
2.主站和FTU通讯出现短时间中断再恢复，因为FTU通讯中断以后，这些数据是缓存的，只要FTU的缓存区未满，在通讯恢复以后，这些缓存的数据还是会上传到主站，所以这个序列也是完全连续的。
3.主站和FTU通讯出现长时间中断，以致FTU缓存区溢出，那么这个序列就不是完全连续的，但是因为只是通讯中断前最后一次的值和通讯恢复后的第一个值不连续，且这种情况很少，和一个月的数据量相比，可以忽略不计，所以并不会影响到后续分析的正确性。
第二步，根据上面的分析，这个序列中后一个值减去前一个值，就得到遥测值的变化量。因此以上面的序列为依据，可以计算出每次变化量的绝对值序列
Δ X1 = I X2-X1
Ax2 = X3-X2
Δ X3 = X4-X3
.......
Axn^1 = I Xn-Xlri
将这个序列存入一个新的动态分配的数组中。
第三步，对这个变化量绝对值数组进行从小到大排序，结果仍存回原来的数组中。
之所以对这个变化量绝对值数组进要进行排序是为了后面统计分析的方便，且由于数据量大，这部分的计算量是最大的，因此采用排序算法的时候要考虑效率的问题，优先采用例如快速排序等比较次数相对少的算法。
第四步，从数组中取值，生成统计结果表格和统计结果曲线。
根据数组大小n-1计算出偏移长度(n-l)*0.01(计算结果取整，以下皆同)， 如表1所示，从数组中依次取出(n-l)*0.01位置的值Ax(n_1)W(11，(n-l)*0.02位置的值 Ax(n_1)w.02,……，一直到n-1位置的值AXlri。
表1变化量数组示例
权利要求
1.一种基于变化量排序统计分析整定FTU门限值的方法，其特征是，包含以下步骤第一步，选取用于统计分析的数据样本从历史数据库中按时间等条件查询，取得FTU上传给主站系统的带时标遥测值，得到一个严格按时间先后排序的序列X1 X2 X3 …？ Xn将这个序列的数据存入一个根据记录数动态分配的数组中；第二步，根据上面的分析，这个序列中后一个值减去前一个值，得到遥测值的变化量， 并将变化量序列存入一个新的动态分配的数组中；第三步，对这个变化量绝对值数组进行从小到大排序，结果仍存回原来的数组中；第四步，从所述数组中取值，生成包含变化量百分比和与其对应的变化量最大值的统计结果；根据统计结果进行FTU门限值的选择，找到一个新的门限值。
2.根据权利要求1所述的一种基于变化量排序统计分析整定FTU门限值的方法，其特征是，所述第一步中选取一个月的现场数据做为数据样本进行统计分析。
3.根据权利要求1所述的一种基于变化量排序统计分析整定FTU门限值的方法，其特征是，所述第四步中，根据数组大小n-1计算出偏移长度(n-l)*0.01，计算结果取整，从数组中依次取出(n-1)*0. 01位置的值Ax(n_1)W Q1，(n-1)*0. 02位置的值Ax(n_1)W Q2，……，一直到n-1位置的值Δ Xlri，这些取出的值生成统计结果，即的变化量是不大于Ax(n_1)w cll 的，2%的变化量是不大于Δχ(η__ ι的，以此类推；由于总的记录数是可知的，总的记录数乘以百分比就知道多少条记录的变化范围是在ΔΧ之内。
4.根据权利要求3所述的一种基于变化量排序统计分析整定FTU门限值的方法，其特征是，所述第四步中，从数组中取数值的时候，还包含一改进的步骤从数组中某一位置取值的时候，首先与后一个值进行比较，如果相等，就继续与再下一个值比较，一直到找到第一个不等的值为止，这时，以此不等的值的位置和具体的值替代所述某一位置和这一位置的值。
全文摘要
本发明公开了一种基于变化量排序统计分析整定FTU门限值的方法，通过选取数据样本从历史数据库中按时间等条件查询，取得FTU上传给主站系统的按时间先后排序带时标遥测值的序列，并将这个序列的数据存入一个数组中；序列中后一个值减去前一个值得到遥测值的变化量，将变化量序列存入一个新的数组中；对这个变化量绝对值数组进行从小到大排序，结果仍存回原来的数组中；从数组中取值，生成包含变化量百分比和与其对应的变化量最大值的统计结果；根据统计结果找到一个新的门限值。本发明的方法改变了凭经验设置门限值的现状，可以合理进行门限值的整定，有效减少不必要的带时标遥测量的传输，减少占用的带宽，节省数据库的存储空间。
文档编号G06F17/30GK102508900SQ20111034642
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者刘志超, 包德梅 申请人:国电南京自动化股份有限公司