一种适用于配电网监测数据压缩的系统技术方案

本发明专利技术提供一种适用于配电网监测数据压缩的系统，包括参考监测数据列更新单元、数据残差计算单元、改进的RLE行程编码单元、HUFFMAN编码单元；其中参考监测数据列更新单元通判断配电网所处的状态，更新参考监测数据列；数据残差计算单元使用参考监测数据列更新单元输出的参考数据列，计算配电网当前监测数据与参考监测数据之间的差值，得到数据残差序列；改进的RLE行程编码单元对数据残差序列进行重排预处理，并对原始的RLE行程编码方案进行优化；HUFFMAN编码单元在RLE行程编码的基础上进一步压缩配电网监测数据。本发明专利技术通过对配电网监测数据的高效无损压缩，减少了数据传输所需的速度与流量，增强了配电网监测系统的实时性。

A system for monitoring data compression in distribution network

The present invention provides a system for distribution network monitoring data compression, including updating the reference column unit, monitoring data of residual error data calculation unit, the improved RLE encoding, HUFFMAN encoding unit stroke unit; wherein the reference column monitoring data updating unit through judging the state of distribution network, updating the reference monitoring data; data error calculation the reference unit using the monitoring data of column reference data updating unit output columns, calculates the difference between the current monitoring data and monitoring data of the reference distribution network, data from the residual sequence; improved RLE coding unit stroke rearrangement preprocessing the data residuals and the RLE encoding scheme to optimize the original stroke unit in HUFFMAN encoding; based on the RLE encoding travel further compress the distribution network monitoring data. The invention reduces the speed and the flow required by data transmission through the efficient and lossless compression of the monitoring data of the distribution network, and enhances the real-time performance of the monitoring system of the distribution network.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于配电网监测数据压缩的系统
本专利技术涉及数据压缩
，具体地说是一种适用于配电网监测数据压缩的系统。
技术介绍
随着配电网监测系统的发展，配电网监测系统的规模也变得越来越大，更多的监测节点接入配电网监测系统之中，这也就意味着更多的监测数据在配电网监测系统的通信网络上传输。一方面，对于某些较旧或规格较低的配电网监测系统而言，其通信网络较为落后，通信速率上限较低，更多的监测节点接入使其通信网络不堪重负，拥堵不堪；另一方面，大量的监测数据意味着高昂的通信费用，对于配电网监测系统而言，运行维护费用的控制是必须予以考虑的。通过对配电网监测数据进行压缩再传输，可以有效减少配电网监测系统通信网络的负担，解决通信拥堵与通信费用高昂的问题，具有重要的实际意义与经济价值。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术中的不足，提供一种适用于配电网监测数据压缩的系统，该系统适用于对网络传输速度与流量有限制或需要实时传输大量配电网监测数据的场合，通过对配电网监测数据的高效无损压缩，减少了数据传输所需的速度与流量，由此减少了配电网监测系统的通信费用与监测数据传输环节对网络资源的占用，增强了配电网监测系统的实时性。本专利技术的专利技术目的是通过如下技术方案实现的。一种适用于配电网监测数据压缩的系统，适用于配电网监测系统这种包含大量监测节点，监测数据量巨大，通信费用昂贵的场合；包括参考监测数据列更新单元、数据残差计算单元、改进的RLE行程编码单元、HUFFMAN编码单元；所述参考监测数据列更新单元依据配电网监测数据的当前值，并通过计算配电网监测数据当前值与参考值之间的差值比例，判断配电网所处的状态，更新参考监测数据列；所述数据残差计算单元使用参考监测数据列更新单元输出的参考数据列，计算配电网当前监测数据与参考监测数据之间的差值，得到数据残差序列；所述改进的RLE行程编码单元对数据残差序列进行重排预处理，使之适合RLE行程编码压缩，并对原始的RLE行程编码方案进行优化；所述HUFFMAN编码单元在RLE行程编码的基础上进一步压缩配电网监测数据。在上述技术方案中，所述参考监测数据列更新单元用于更新参考监测数据列，更新后的参考监测数据列用于下一次的数据残差计算而不是本次数据残差计算；参考监测数据列更新单元通过计算配电网监测数据的当前监测数据中谐波分量的占比，判断配电网是否处于暂态，若谐波占比高于阈值T1，T1取0.1~0.3，依据实际工作场景而定，则说明配电网处于暂态，将当前监测数据加入参考监测数据列，并删除与当前监测数据差值最大的参考监测数据；如果依据谐波占比得出配电网不处于暂态状态，则计算当前监测数据与参考监测数据的差值比例，每一个参考监测数据都需要计算，若差值比例大于阈值T2，T2取0.1~0.5，依据实际工作场景而定，则说明配电网处于稳态过渡状态，则将当前监测数据加入参考监测数据列中，并删除距离当前时刻最远的参考监测数据；当配电网处于稳态状态时，将当前监测数据加入参考监测数据列中，并计算各个参考监测数据与参考监测数据平均值的差值，删除差值绝对值最大的参考监测数据。在上述技术方案中，所述数据残差计算单元使用参考监测数据列更新单元上一次输出的参考监测数据列，计算配电网当前监测数据与每一个参考监测数据之间的差值，选取其中绝对值之和最小的差值，取绝对值左移一位，并将符号保存入最低位作为数据残差，输出数据残差序列的同时输出参考监测数据的索引。在上述技术方案中，所述改进的RLE行程编码单元对数据残差序列进行重排序，按顺序依次取出所有数据残差的最高位bit，组成数据残差最高位bit序列，然后依次取出所有数据残差的次高位bit并接在数据残差最高位bit序列之后，如此反复操作，直至取完数据残差序列的所有bit，按8bit一个字节重新构成字节数据，执行改进的RLE行程编码并输出压缩数据序列；其中，改进的RLE行程编码方案如下：(1)定义3个及以上的连续且重复出现的字节为连续重复字节；(2)除为连续重复字节的情况外，任一字节皆为连续非重复字节；(3)定义数据控制信息字节与数据值字节；数据控制信息字节的最高位表示数据为连续重复字节或连续非重复字节，次高位表示是否扩展数据控制信息字节，若不扩展，则数据控制信息字节为一个字节，若扩展，则数据控制信息字节的低6位表示扩展几个字节；(4)定义RLE行程编码的格式为数据控制信息字节在前，数据值字节在后，即每组数据控制信息字节后必然跟随一组数据值字节；(5)当连续重复字节或连续非重复字节的连续长度小于或等于64时，数据控制信息字节不扩展，长度为1，且低6位表示连续重复字节或连续非重复字节的连续长度；当连续重复字节或连续非重复字节的连续长度大于64时，数据控制信息字节扩展，其后扩展的字节表示连续重复字节或连续非重复字节的连续长度；(6)当出现连续重复字节时，数据控制信息字节后只跟随一个数据值字节，数据值为连续重复字节的值；当出现连续非重复字节时，数据控制信息字节后跟随长度为数据控制信息字节所指示长度的数据值字节，即为对应的连续非重复字节。在上述技术方案中，所述HUFFMAN编码单元在改进的RLE行程编码的基础上对配电网监测数据进一步压缩，当采用HUFFMAN编码后需要传输的总字节数不小于改进的RLE行程编码后总字节数的95%，则不采用HUFFMAN编码而是直接传输改进的RLE行程编码后的数据；当一个配电网监测数据节点只包含较少的监测对象时，即数据残差序列较短，会容易出现HUFFMAN编码表开销较大的情况，为了解决这个问题，当配电网处于稳态下时，无需重新编码HUFFMAN编码表，使用已储存的HUFFMAN编码表，为每个编码表设置最大寿命，以增强容错；配电网处于稳态过渡状态时，加快已储存的HUFFMAN编码表的寿命消减速度；配电网处于暂态时，为每次监测数据编码HUFFMAN编码表。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：对配电网监测数据进行高效无损压缩。因此，采用了该配电网监测数据压缩方案的配电网监测系统可以在不更换升级通信网络的条件下减少通信费用与网络拥堵，不仅节约了大笔的运行维护费用，还省去了额外的通信网络升级换代费用，并减少了通信网络的负担，进而提高了已有通信网络的性能。附图说明图1是本专利技术系统的结构示意图及工作方法流程图。图2为本专利技术中参考监测数据列更新单元的工作流程图。图3为本专利技术实施例中输出至改进的RLE行程编码单元的数据残差序列。图4为本专利技术实施例中经改进的RLE行程编码单元重排序的数据残差序列。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，本专利技术实施例提供一种适用于配电网监测数据压缩的系统，适用于配电网监测系统这种包含大量监测节点，监测数据量巨大，通信费用昂贵的场合；其特征是：包括参考监测数据列更新单元、数据残差计算单元、改进的RLE行程编码单元、HUFFMAN编码单元；所述参考监测数据列更新单元依据配电网监测数据的当前值，并通过计算配电网监测数据当前值与参考值之间的差值比例，判断配电网所处的状态，更新参考监测数据列；所述数据残差计算单元使用参考监测数据列更新单元输出的参考数据列，计算配电网当前监测数据与参考监测数据之间的差值，得到数据残差序列；所述改进的RLE行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于配电网监测数据压缩的系统，其特征是：包括参考监测数据列更新单元、数据残差计算单元、改进的RLE行程编码单元、HUFFMAN编码单元；所述参考监测数据列更新单元依据配电网监测数据的当前值，并通过计算配电网监测数据当前值与参考值之间的差值比例，判断配电网所处的状态，更新参考监测数据列；所述数据残差计算单元使用参考监测数据列更新单元输出的参考数据列，计算配电网当前监测数据与参考监测数据之间的差值，得到数据残差序列；所述改进的RLE行程编码单元对数据残差序列进行重排预处理，使之适合RLE行程编码压缩，并对原始的RLE行程编码方案进行优化；所述HUFFMAN编码单元在RLE行程编码的基础上进一步压缩配电网监测数据。

【技术特征摘要】
1.一种适用于配电网监测数据压缩的系统，其特征是：包括参考监测数据列更新单元、数据残差计算单元、改进的RLE行程编码单元、HUFFMAN编码单元；所述参考监测数据列更新单元依据配电网监测数据的当前值，并通过计算配电网监测数据当前值与参考值之间的差值比例，判断配电网所处的状态，更新参考监测数据列；所述数据残差计算单元使用参考监测数据列更新单元输出的参考数据列，计算配电网当前监测数据与参考监测数据之间的差值，得到数据残差序列；所述改进的RLE行程编码单元对数据残差序列进行重排预处理，使之适合RLE行程编码压缩，并对原始的RLE行程编码方案进行优化；所述HUFFMAN编码单元在RLE行程编码的基础上进一步压缩配电网监测数据。2.根据权利要求1所述的适用于配电网监测数据压缩的系统，其特征是：所述参考监测数据列更新单元用于更新参考监测数据列，更新后的参考监测数据列用于下一次的数据残差计算而不是本次数据残差计算；参考监测数据列更新单元通过计算配电网监测数据的当前监测数据中谐波分量的占比，判断配电网是否处于暂态，若谐波占比高于阈值T1，则说明配电网处于暂态，将当前监测数据加入参考监测数据列，并删除与当前监测数据差值最大的参考监测数据；如果依据谐波占比得出配电网不处于暂态状态，则计算当前监测数据与参考监测数据的差值比例，每一个参考监测数据都需要计算，若差值大比例于阈值T2，则说明配电网处于稳态过渡状态，则将当前监测数据加入参考监测数据列中，并删除距离当前时刻最远的参考监测数据；当配电网处于稳态状态时，将当前监测数据加入参考监测数据列中，并计算各个参考监测数据与参考监测数据平均值的差值，删除差值绝对值最大的参考监测数据；其其中T1取0.1~0.3，T2取0.1~0.5，具体取值依据实际工作场景而定。3.根据权利要求1所述的适用于配电网监测数据压缩的系统，其特征是：所述数据残差计算单元使用参考监测数据列更新单元上一次输出的参考监测数据列，计算配电网当前监测数据与每一个参考监测数据之间的差值，选取其中绝对值之和最小的差值，取绝对值左移一位，并将符号保存入最低位作为数据残差，输出数据残差序列的同时输出参考监测数据的索引。4.根据权利要求1所述的适用于配电网监测数据压缩的系统，其特征是：所述改进的RLE行程编码单元对数据残差序列进行重排序，按顺序依次取...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇雷，严飞，马嘉，尹婷，赵小娟，肖萌萌，劳斯佳，何樱，刘洋，王少荣，
申请(专利权)人：华中科技大学，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42