一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法，该方法通过研究实时动态数据传输规约，相量测量单元端在整秒时刻选择完整数据格式传输，非整秒时刻选择压缩数据格式传输，相量测量单元端压缩过程包括DC_IDCODE压缩、世纪秒SOC压缩、相量数据压缩、频率偏移量压缩、频率变化率压缩、模拟量压缩以及开关量压缩，所述相量测量单元端将数据帧传输到数据集中器端，数据集中器端通过对相量测量单元端传输的数据帧格式的检测，识别出数据帧的格式，通过读取配置帧和上一时刻的数据帧解压出压缩数据帧，进而还原成符合传输规约的数据帧。

【技术实现步骤摘要】
一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法
本专利技术涉及电力系统实时动态监测系统领域，更具体涉及一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法。
技术介绍
随着气候变化，大量的新能源接入电网，电网正面临着越来越多的新的挑战，电网的安全、稳定运行和实时监视变得越来越重要。同时随着我国电网向智能化发展，越来越多的智能化设备开始投入到电网的实际运行中，如相量测量装置(Phasormeasurementunit，PMU)。相量测量单元是用于进行同步相量的测量和输出以及进行动态记录的装置，其核心包括基于标准时钟信号的同步相量测量、失去标准时钟信号的守时能力、相量测量单元与数据集中器(PDC)、主站之间能够实时通信并遵循有关通信协议。数据集中器(PDC)是用于站端数据接收、汇集和转发的通讯装置。能够同时接收多个通道的测量数据，并能实时向多个通道转发测量数据。通过在配电网节点安装大量的相量测量单元设备可以获取全网各节点的同步相量数据，并可对数据进行广泛的运算及利用，实现对配电网的实时控制和运行。电网广域测量系统(WAMS)由相量测量单元、数据集中器和监测主站组成的电力自动化系统。它是以同步相量测量单元(PMU)为基本组成元件的新一代全网监测系统,它利用计算机技术和现代高速数字化通信网络实现全网数据的同步采集、实时记录、远距离实时传递和对数据的实时分析处理,能够实时监测全网动态。在实际的配电网中重要的变电站和发电厂均安装了同步相量测量装置，相量测量单元动态数据已经成为电力系统调度中心的动态实时数据平台的主要数据源之一。庞大的网络和众多的相量测量单元设备，使得整个网络中实时测量的同步相量数据量非常大，这给相量测量单元和数据集中器之间通信和存储带来了巨大的压力和挑战。因此对数据的压缩和打包，能够大大较少传输的数据量，提高通信效率。有力的保障了WAMS系统的高效准确运行。为电网的实时监视和运营提供了有力的帮助。基于上述的背景，相量测量单元、数据集中器和主站之间快速准确传输数据成为一个需要解决的问题。现有的数据传输方法是通过相量测量单元测量得同步相量数据，然后实时的按照规约(GBT26865.2-2011)传输到数据集中器中，再由数据集中器汇总各节点数据传输至主站。但是由于全网节点数量庞大，传输速率的速度(如100帧每秒)和配电网中大多数实时数据变化相对较慢，因此在传输过程中有大量的冗余数据，传输效率低，带来通信带宽压力大、占用过多存储空间等缺点，因此对动态数据压缩传输并且实现快速无损解压是一项值得研究的技术。本专利技术正是本着这一目的，结合理论规约和实验数据提出一种新的动态数据压缩、解压方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于如何在不影响广域测量系统数据精度的前提下，有效的压缩动态数据，提高相量测量单元、数据集中器和主站之间传输效率，达到快速、高效的传输目的。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法，包括如下步骤：(1)相量测量单元实时采集同步相量数据、频率偏移量、频率变化率、模拟量以及开关量数据；(2)传输时，相量测量单元对在整秒时刻传输的数据选择完整的传输格式，传输完整数据帧到数据集中器端，相量测量单元对在非整秒时刻传输的数据进行压缩处理，传输压缩数据帧到数据集中器端；(3)数据集中器端收到来自相量测量单元的数据帧时，首先判断接收到的数据帧类型为完整数据帧还是压缩数据帧，若是完整数据帧则进行存储、转发，若是压缩数据帧，则根据压缩数据帧中相应的数据内容所对应的压缩标识字、配置帧中信息和前一时刻数据帧解压出完整数据帧，然后存储、转发，其中完整数据帧为后续压缩数据帧解压提供基准值。进一步地，所述步骤(2)中相量测量单元对在非整秒时刻传输的数据进行压缩处理，所述压缩处理包括DC_IDCODE压缩、世纪秒SOC压缩和数据内容压缩，所述数据内容压缩包括相量数据压缩、频率偏移量压缩、频率变化率压缩、模拟量压缩以及开关量压缩，所述非整秒时刻传输的数据内容包括依次存放的n个同步相量、一个频率偏移量、一个频率变化率、m个模拟量以及d个开关量，所述n、m、d均为自然数，且d为16的整倍数。进一步地，所述DC_IDCODE压缩过程为将八字节的DC_IDCODE通过映射表映射成一字节的DC_IDCODE；所述世纪秒SOC压缩时对所有整秒时刻均采用完整的数据帧，对于变化在一秒内的其余数据帧，由于其世纪秒没有发生变化，故均采用整秒时刻的世纪秒，对于一秒内的非整秒时刻的数据帧均不用传输世纪秒数据；所述相量数据压缩时，在n个相量数据中引入o个相量数据压缩标识字，若n为4的整倍数，则o等于n除以4；若n非4的整倍数，则o等于n除以4取整加1，各所述相量数据压缩标识字的大小为一个字节，所述第一个相量数据压缩标识字后面依次存放第一至第四相量分别与上一时刻相应的相量的变化量，所述相量数据压缩标识字中每两个bit位依次对应1个相量的变化量，然后引入第二个相量数据压缩标识字，后面依次存放第五至第八相量分别与上一时刻相应的相量的变化量，所述第二个相量数据压缩标识字中每两个bit位依次对应1个相量的变化量，以此类推，直至所有相量变化量和所有相量压缩标识字依次排队存放，压缩组帧时，根据相量变化量的大小分配相应的存储空间，然后用相量数据压缩标识字来说明给每个相量变化量分配的字节大小；所述频率偏移量压缩、频率变化率压缩以及模拟量压缩时，将一个频率偏移量、一个频率变化率均看成模拟量，共有(m+2)个模拟量，在(m+2)个模拟量中引入k个模拟量压缩标识字，若(m+2)为8的整倍数，则模拟量压缩标识字的个数k等于(m+2)除以8，若(m+2)非8的整倍数，则k等于(m+2)除以8取整加1，各所述模拟量压缩标识字的大小为一个字节，引入的第一个模拟量压缩标识字后面依次存放第一至第八模拟量分别与上一时刻相应的模拟量的变化量，所述第一个模拟量压缩标识字中每1个bit位依次对应1个模拟量变化量，然后引入第二个模拟量压缩标识字，后面依次存放第九至第十六模拟量的变化量，所述第二个模拟量压缩标识字中每1个bit位依次对应1个模拟量的变化量，以此类推，直至所有模拟量压缩标识字和模拟量变化量依次排队存放，在压缩组帧时，根据模拟量变化量的大小分配相应的存储空间，用引入的模拟量压缩标识字来具体说明每一个模拟量变化量分配的字节大小；所述开关量压缩引入一个开关量状态字压缩标识字，即在d个开关量之前引入1个字节的开关量状态字压缩标识字来表示d个开关量的变化情况，其中一个开关量状态字对应着16个开关量，所述开关量状态字压缩标识字中每一位为0或1，其中用1表示变化，用0表示不变或者用1表示不变，0表示变化，对于变化的开关量状态字，就将新的开关量状态字加到数据帧中传输，没有变化的开关量状态字则不传输。进一步地，所述步骤(3)中数据集中器端接收到的压缩数据帧进行相应的解压恢复，解压包括DC_IDCODE解压、世纪秒SOC解压和数据内容解压，所述数据内容解压包括相量数据解压、频率偏移量解压、频率变化率解压、模拟量解压以及开关量解压。进一步地，所述DC_IDCODE解压时，数据集中器端读取到DC_IDCODE压缩字段，通过查找预设的DC_IDCOD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)相量测量单元实时采集同步相量数据、频率偏移量、频率变化率、模拟量以及开关量数据；(2)传输时，相量测量单元对在整秒时刻传输的数据选择完整的传输格式，传输完整数据帧到数据集中器端，相量测量单元对在非整秒时刻传输的数据进行压缩处理，传输压缩数据帧到数据集中器端；(3)数据集中器端收到来自相量测量单元的数据帧时，首先判断接收到的数据帧类型为完整数据帧还是压缩数据帧，若是完整数据帧则进行存储、转发，若是压缩数据帧，则根据压缩数据帧中相应的数据内容所对应的压缩标识字、配置帧中信息和前一时刻数据帧解压出完整数据帧，然后存储、转发，其中完整数据帧为后续压缩数据帧解压提供基准值。

【技术特征摘要】
1.一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)相量测量单元实时采集同步相量数据、频率偏移量、频率变化率、模拟量以及开关量数据；(2)传输时，相量测量单元对在整秒时刻传输的数据选择完整的传输格式，传输完整数据帧到数据集中器端，相量测量单元对在非整秒时刻传输的数据进行压缩处理，传输压缩数据帧到数据集中器端；(3)数据集中器端收到来自相量测量单元的数据帧时，首先判断接收到的数据帧类型为完整数据帧还是压缩数据帧，若是完整数据帧则进行存储、转发，若是压缩数据帧，则根据压缩数据帧中相应的数据内容所对应的压缩标识字、配置帧中信息和前一时刻数据帧解压出完整数据帧，然后存储、转发，其中完整数据帧为后续压缩数据帧解压提供基准值。2.如权利要求1所述的一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法，其特征在于，所述步骤(2)中相量测量单元对在非整秒时刻传输的数据进行压缩处理，所述压缩处理包括DC_IDCODE压缩、世纪秒SOC压缩和数据内容压缩，所述数据内容压缩包括相量数据压缩、频率偏移量压缩、频率变化率压缩、模拟量压缩以及开关量压缩，所述非整秒时刻传输的数据内容包括依次存放的n个同步相量、一个频率偏移量、一个频率变化率、m个模拟量以及d个开关量，所述n、m、d均为自然数，且d为16的整倍数。3.如权利要求2所述的一种广域测量系统通信过程动态数据压缩、解压的方法，其特征在于，所述DC_IDCODE压缩过程为将八字节的DC_IDCODE通过映射表映射成一字节的DC_IDCODE；所述世纪秒SOC压缩时对所有整秒时刻均采用完整的数据帧，对于变化在一秒内的其余数据帧，由于其世纪秒没有发生变化，故均采用整秒时刻的世纪秒，对于一秒内的非整秒时刻的数据帧均不用传输世纪秒数据；所述相量数据压缩时，在n个相量数据中引入o个相量数据压缩标识字，若n为4的整倍数，则o等于n除以4；若n非4的整倍数，则o等于n除以4取整加1，各所述相量数据压缩标识字的大小为一个字节，所述第一个相量数据压缩标识字后面依次存放第一至第四相量分别与上一时刻相应的相量的变化量，所述相量数据压缩标识字中每两个bit位依次对应1个相量的变化量，然后引入第二个相量数据压缩标识字，后面依次存放第五至第八相量分别与上一时刻相应的相量的变化量，所述第二个相量数据压缩标识字中每两个bit位依次对应1个相量的变化量，以此类推，直至所有相量变化量和所有相量压缩标识字依次排队存放，压缩组帧时，根据相量变化量的大小分配相应的存储空间，然后用相量数据压缩标识字来说明给每个相量变化量分配的字节大小；所述频率偏移量压缩、频率变化率压缩以及模拟量压缩时，将一个频率偏移量、一个频率变化率均看成模拟量，共有(m+2)个模拟量，在(m+2)个模拟量中引入k个模拟量压缩标识字，若(m+2)为8的整倍数，则模拟量压缩标识字的个数k等于(m+2)除以8，若(m+2)非8的整倍数，则k等于(m+2)除以8取整加1，各所述模拟量压缩标识字的大小为一个字节，引入的第一个模拟量压缩标识字后面依次存放第一至第八模拟量分别与上一时刻相应的模拟量的变化量，所述第一个模拟量压缩标识字中每1个bit位依次对应1个模拟量变化量，然后引入第二个模拟量压缩标识字，后面依次存放第九至第十六模拟量的变化量，所述第二个模拟量压缩标识字中每1个bit位依次对应1个模拟量的变化量，以此类推，直至所有模拟量压缩标识字和模拟量变化量依次排队存放，在压缩组帧时，根据模拟量变化量的大小分配相应的存储空间，用引入的模拟量压缩标识字来具体说明每一个模拟量变化量分配的字节大小；所述开关量压缩引入一个开关量状态字压缩标识字，即在d个开关量之前引入1个字节的开关量状态字压缩标识字来表示d个开关量的变化情况，其中一个开关量状态字对应着16个开关量，所述开关量状态字压缩标识字中每一位为0或1，其中用1表示变化，用0表示不变或者用...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢伟，祝鑫，张勇，方陈，时志雄，朱敏，陶维青，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：上海,31