一种分布式低压配电网状态监测数据压缩方法
【专利摘要】本发明公开了一种分布式低压配电网状态监测数据压缩方法，包括：采样电压互感器输出信号获得采样值序列；对每一个采样点计算该采样值相比于一个整周波之前对应采样点采样值的相对差值；当连续出现三个采样点差值Δu(m)均超过整定阈值A时，启动数据存储，直至检测到连续出现三个采样点差值Δu(m)均小于整定阈值A，形成数据存储数列；对该数据进行压缩变换得到新数列；在数列Z(k)中寻找压缩临界点B，滤除Z(k)数列中压缩临界点B之后的所有数值，实现数据压缩。本发明有益效果：本发明能在不丢失电压暂态故障特征的基础上，大幅度地压缩采样数，显著地降低了对通信的要求，保障了监测系统的整体实时性。
【专利说明】一种分布式低压配电网状态监测数据压缩方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统运行和监控领域，特别涉及一种分布式低压配电网状态监测 数据压缩方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，以光伏、风电、电动汽车等为代表的分布式电源越来越多地出现在配电系 统中，此外配电线路的运行方式也越来越复杂，主动配电网、有源配电网、网格配电网、微电 网等运行方式相继出现，配电网的接地方式也复杂多样，包括不接地、经消弧线圈接地以及 经小电阻接地等方式均得到了较多的应用；特别是配电网分支线众多、负荷波动性大、实时 通信困难，导致配电网的实时监测问题一直都难以有效的解决。
[0003] 申请号为201210344986. 5,专利名称为"一种分布式发电分散状态监测装置"的专 利中提出了基于低压用户侧220V电压等级，实时监测电压信号波动的装置，该装置实时对 配电网运行状态进行检测，并通过互联网实时数据通信，有效地解决了配电网多节点数据 实时采集与实时通信的矛盾。
[0004] 但是，该专利针对的主要是稳态数据监测，信号采样率不高，适用于对配电网稳态 运行的实时监测，但是限制了对配电网运行异常监测的瞬时判断。实际配电系统中，基于逆 变器并网的分布式电源均表现出明显的谐波源特性，对暂态电压信号的监测将有效地提高 对配电网分布式电源运行特性的监测及辨识。但是对于暂态信号的采集，信号采样率将是 稳态信号采样率的100-1000倍，将大大地增加监测装置中采样数据的存贮压力，特别是通 信的压力，严重影响了通信的实时性。
[0005] 因此，仅保留富有价值的故障特征信息或数据的数据压缩技术得到了应用，数据 压缩技术分为有损压缩和无损压缩两大类，相关的压缩算法众多，包括：基于快速傅里叶变 换的数据压缩算法、小波变换数据压缩算法、分形数据压缩等，但是这些数据压缩算法主要 是基于图像或音频等数据压缩思路演化而来的，压缩的目标集中在高数据压缩率和压缩速 度上，考虑的压缩算法运行CPU主要是高性能计算机，而不是工业用单片机相关芯片，并没 有考虑低压配电网暂态检测的要求：实时性、低功耗低性能单片机作为承载芯片等特点。使 得现有的高性能数据压缩算法无法直接应用。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的就是为了解决上述问题，结合低压配电网典型故障特性及检测性能 需求，提出了一种分布式低压配电网状态监测数据压缩方法，该方法能在不丢失电压暂态 故障特征的基础上，大幅度地压缩采样数，显著地降低了对通信的要求，保障了监测系统的 整体实时性。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种分布式低压配电网状态监测数据压缩方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤1:对电压互感器输出的暂态电压信号进行采样，获得采样值序列u(m)，m表 不米样点编号；
[0010] 步骤2:对每一个采样点u(m)，计算该采样值相比于一个整周波之前对应采样点 采样值u(m-T)的相对差值Au( m)，即：
[0011] ΔιιΟ?) = u(m)-u(m-T)，其中T为电压信号的工频周期；
[0012] 步骤3:设定整定阈值A，当连续出现三个采样点差值Au(m)均超过整定阈值A 时，保存步骤1中采集到的采样数据，直至检测到连续出现三个采样点差值Λu(m)均小于 整定阈值A，形成存储数列V (η)，其中，0彡η彡N-l，N为采样点总数；
[0013] 否则，丢弃采集到的采样数据，重新返回步骤1，实时循环监测；
[0014] 步骤4:对所述存储数据u' (η)进行压缩变换得到新数列Z(k);
[0015] 步骤5 :设定压缩率系数β，在数列Z(k)中寻找压缩临界点B，所述压缩临界点B 满足Z(k)数列中压缩临界点B之后的所有点数值均小于Z(k)数列中极大值的β倍；
[0016] 步骤6 :滤除Z(k)数列中压缩临界点Β之后的所有数值，仅保留Z(k)数列中压缩 临界点B之前的数据，实现数据压缩。
[0017] 所述步骤4中的具体压缩方法为：
【权利要求】
1. 一种分布式低压配电网状态监测数据压缩方法，其特征是，包括以下步骤： 步骤1:对电压互感器输出的暂态电压信号进行采样，获得采样值序列u(m)，m表示采 样点编号； 步骤2:对每一个采样点u (m)，计算该采样值相比于一个整周波之前对应采样点采样 值u (m-T)的相对差值Λ u (m)，即： Δ u (m) = u (m) -u (m-T)，其中T为电压信号的工频周期； 步骤3:设定整定阈值A，当连续出现三个采样点差值Au(m)均超过整定阈值A时，保 存步骤1中采集到的采样数据，直至检测到连续出现三个采样点差值Λu(m)均小于整定阈 值A，形成存储数列u' (η)，其中，0彡η彡N-l，N为采样点总数； 否则，丢弃采集到的采样数据，重新返回步骤1，实时循环监测； 步骤4:对所述存储数据u' (η)进行压缩变换得到新数列Z (k); 步骤5 :设定压缩率系数β，在数列Z(k)中寻找压缩临界点B，所述压缩临界点B满足 Z(k)数列中压缩临界点B之后的所有点数值均小于Z(k)数列中极大值的β倍； 步骤6:滤除Z(k)数列中压缩临界点Β之后的所有数值，仅保留Z(k)数列中压缩临界 点B之前的数据，实现数据压缩。
2. 如权利要求1所述的一种分布式低压配电网状态监测数据压缩方法，其特征是，所 述步骤4中的具体压缩方法为： Z(k) = cofkjTu'OiJcos π(2?1+ ]Jk ; ?=〇 2iV ,i i/V/v -o 其中，A ，k = 0, 1,2, ...，N-l，n = 0, 1,2, ...，N-1。 y N , \ < /t < /V - 1
3. 如权利要求1所述的一种分布式低压配电网状态监测数据压缩方法，其特征是，所 述步骤3中整定阈值取额定电压值的10%。
【文档编号】G01R31/00GK104267281SQ201410498446
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】钱庆林, 王宾, 王彦良, 王毅, 袁冰, 刘宗杰, 张慧芬, 孔平, 陈晓红, 丁子甲, 朱利锋, 肖云东 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司济宁供电公司, 清华大学, 济南大学